Солнечные панели аморфные: Аморфные солнечные батареи

Опубликовано в Разное
/
9 Июл 1976

Содержание

Аморфные солнечные батареи

Внешне панель из аморфного кремния выглядит блекло-сероватой.

Производство элементов из аморфного кремния является безотходным, что существенно уменьшает их стоимость. Несмотря на низкий КПД, элементы из аморфного кремния способны более эффективно использовать рассеянный солнечный свет, а при нагреве элементов выход электроэнергии больше, чем у кристаллических в аналогичных условиях.

Исходным материалом для производства кремниевых аморфных фотоэлементов является силан (Sih5), так называемый кремневодород, который наносится на материал подложки. Слой нанесенного кремния в 100 раз тоньше кристаллического кремниевого фотоэлемента.

В сравнении с кристаллическими кремниевыми элементами аморфные обладают рядом преимуществ, одним из которых является возможность и сравнительная простота создания элементов большой площади (более 1 м) при более низких температурах осаждения, а также наличие специфических полупроводниковых свойств, которыми можно управлять для получения требуемых характеристик, подбирая оптимальные комбинации компонентов пленки.

Аморфный кремний является гидрогенизированной формой кремния (a-Si:H), поскольку в его составе содержится водород в количестве от 5 до 20 ат. %, который изменяет электрофизические свойства аморфного кремния и придает пленке полупроводниковые свойства.

Элементы на основе пленки а-Si:H толщиной менее 1 мкм, полученной в результате разложения силана в тлеющем разряде, могут быть созданы на подложках не только из металла, но и из самых различных материалов: стекла, полимеров , керамики и т. д., поскольку температура осаждения кремния 250-400 градусов С. Однако, наиболее распространенной по-прежнему остается подложка из нержавеющей стали. Основными направлениями разработок в области аморфных гидрогенизированных элементов (a-Si:H) является повышение КПД и стабильности параметров элементов. Наиболее высокая эффективность (13%) в настоящее время получена на элементе с тройным переходом p-i-n.

Оптическое поглощение аморфного кремния в 20 раз превышает аналогичный показатель у кристаллического кремния, что позволяет использовать пленки аморфного кремния толщиной всего 0,5-1,0 мкм, вместо более дорогих пластин из кристаллического кремния толщиной 300 мкм.

Солнечные элементы из аморфного кремния

Технология, при которой тонкая пленка кремния осаждается на подложку и защищается покрытием, получила название «техники испарительной фазы». Эта технология отличается низкой энерго- и трудоемкостью, а, следовательно, и соответствующей ценой.

Для получения гибких фотоэлементов, используются гибкие подложки, такие как металлические или полимерные ленты.В этом случае осаждение происходит непрерывно при протягивании подложки через реактор. Поскольку данная технология высокоэффективна, то и пленки аморфного кремния, полученные этим способом, имеют более низкую стоимость.

Тонкопленочные элементы, к которым относятся элементы из аморфного кремния, способны вырабатывать электричество при рассеянном излучении, что делает их востребованными в регионах, где пасмурная погода не является редкостью, а также в местах расположения промышленных предприятий, загрязняющих воздух. Несмотря на более низкую себестоимость тонкопленочных панелей, им требуется площадь в 2-2,5 раза большая, чем для моно- или мультикристаллических панелей, из-за низкого КПД.

Чаще всего тонкопленочные панели применяют для систем, вырабатывающих энергию прямо в сеть, т. к. наибольшая эффективность у тонкопленочных панелей при их использовании в мощных системах (выше 10 кВт). Для выработки электроэнергии маломощными автономными или резервными системами энергоснабжения более применимы моно- или мультикристаллические панели.

Сравнение моно, поли и аморфных солнечных батарей

При выборе модуля часто задается вопрос: какая солнечная батарея лучше – монокристаллическая или поликристаллическая, а может аморфная? Ведь они самые распространенные в наш век. Чтобы найти ответ, было проведено множество исследований. Рассмотрим, что же показали результаты:

КПД и срок службы

Монокристаллические элементы имеют КПД около 17-22%, сроки их службы не менее 25 лет. Эффективность поликристаллических может достигать 12-18%, служат они тоже не менее 25 лет. КПД аморфных составляет 6-8% и снижается гораздо быстрее кристаллических, работают они не более 10 лет.

Температурный коэффициент

В реальных условиях использования солнечные батареи нагревается, что приводит к снижению номинальной мощности на 15-25%. Средний температурный коэффициент для поли и моно составляет -0,45%, аморфного -0,19%. Это значит, что при повышении температуры на 1°C от стандартных условий кристаллические батареи  будут менее производительными, чем аморфные.

Потеря эффективности

Деградация солнечных монокристаллических и поликристаллических модулей зависит от качества исходных элементов – чем больше в них бора и кислорода, тем быстрее снижается КПД. В поликремниевых пластинах меньше кислорода, в монокремниевых – бора. Поэтому при равных качествах материала и условий использования особой разницы между степенью деградации тех и других модулей нет, в среднем она составляет около 1% в год. В производстве аморфных батарей используется гидрогенизированный кремний. Содержанием водорода обусловлена его более быстрая деградация. Так, кристаллические деградируют на 20% через 25 лет эксплуатации, аморфные быстрее в 2-3 раза. Однако некачественные модели могут потерять эффективность на 20% уже в первый год использования. Это стоит учесть при покупке.

Стоимость

Тут превосходство полностью на стороне аморфных модулей – их цена ниже, чем кристаллических, из-за более дешевого производства. Второе место занимают поли, моно же самые дорогие.

Размеры и площадь установки

Монокристаллические батареи более компактны. Для создания массива требуемой мощностью понадобится меньшее количество панелей по сравнению с другими видами. Так что при установке они займут немного меньше места. Но прогресс не стоит на месте, и по соотношению мощность/площадь поликристаллические модули уже догоняют моно. Аморфные же пока отстают от них – для их установки понадобится в 2,5 раза больше места.

Светочувствительность

Здесь лидируют аморфно-кремниевые модули. У них лучший коэффициент преобразования солнечной энергии из-за водорода в составе элемента. Поэтому они, по сравнению с кристаллическими, в условиях слабой освещенности работают эффективнее. Моно и поли,  при плохом освещении работают примерно одинаково – значительно реагируют на изменение интенсивности света.

Годовая выработка

В результате тестирования модулей разных производителей было установлено, что монокристаллические за год вырабатывают больше электроэнергии, чем поликристаллические. А те в свою очередь производительнее, чем аморфные, несмотря на то, что последние вырабатывают энергию и при слабой освещенности.

Можно сделать вывод, что солнечные батареи моно и поли имеют небольшие, но важные различия. Хотя mono все-таки эффективнее и отдача от них больше, но poly все равно будут пользоваться большей популярностью. Правда, это зависит от качества продукции. Тем не менее, большинство крупных солнечных электростанций собраны на базе полимодулей. Связано это с тем, что инвесторы смотрят на общую стоимость проекта и сроки окупаемости, а не на максимальную эффективность и долговечность.

Теперь об аморфных батареях. Начнем с преимуществ: метод их изготовления самый простой и малобюджетный, потому что не требуется резка и обработка кремния. Это отражается в невысокой стоимости конечной продукции. Они неприхотливы – их можно установить куда угодно, и не привередливы – пыль и пасмурная погода им не страшны.

Однако у аморфных модулей есть и недостатки, перекрывающие их достоинства: по сравнению с вышеописанными видами, у них самый низкий КПД, они быстро портятся – эффективность снижается на 40% менее чем за 10 лет, и требуют много места для установки.

Читайте также:

Методы производства солнечных элементов

Расчет мощности солнечных батарей

КПД солнечной батареи — что это?

 

Аморфный кремний и солнечные батареи ☀️ SUNSAY Energy

Известно, что солнечные батареи бывают трех видов: монокристаллические, поликристаллические и гибкие (аморфные). Если первые два типа занимают основную долю рынка солнечной энергетики, то гибкие пока не так широко распространены. Однако главный элемент гнущихся модулей — аморфный кремний и совершенствование технологии производства, свидетельствуют о том, что гибкие солнечные батареи могут составить серьезную конкуренцию своим кристаллическим собратьям.

Кремний кремнию рознь

При производстве всех типов фотоэлектрических модулей, используется кремний. Он обладает высоким уровнем реактивности и выполняет функции проводника.  Не смотря на широкую распространенность кремния в недрах земли, его редко встретишь в чистом виде. Чаще всего химический элемент добывают в соединении с кислородом — кремнегезом (SIO2) и в дальнейшем очищают. От чистоты материала будет зависеть насколько эффективной будет

солнечная батарея. Украина, кстати, имеет отличный опыт в данном процессе, поскольку наша страна была основным регионом выпуска высокочистого кремния на протяжении 30 лет. Так что можем не только двунаправленные счетчики производить, но и конкурентноспособные солнечные модули.

У всех трех типов модулей технология очистки разная. Именно она определяет, к какой категории будет относится будущий фотоэлемент. Невзирая на существующие различия в производстве, у монокристаллических и поликристаллических батарей все же есть общая черта. Для их изготовления очищенный кремний кристаллизуют. В случае гибких панелей, используют не кристаллическую, порошкообразную форму химического элемента — аморфный кремний, который наносят на солнечные батареи посредством напыления. 

Три поколения аморфных модулей

Пассивное применение пленочных фотоэлектрических модулей, не стало причиной для отмены процессов их модификации. Наоборот, аморфные модули стремительно совершенствуются и уже насчитывается 3 поколения батарей.

Первое поколение. К нему относится пионер технологии — однопереходная солнечная панель. У нее небольшой срок эксплуатации — не больше 10 лет и 5% уровень производительности. 

Второе поколение. Все та же однопереходная солнечная панель только с увеличенным КПД до 8%.

Третье поколение. Самые высокоэффективные тонкопленочные солнечные модули. У них срок эксплуатации больше 10 лет и уровень производительности достигает 12%.

В чем революционность

Известно, что специалисты в сфере солнечной энергетики пытаются добиться максимальной производительности СЭС при разных уровнях инсоляции. Ведь  монокристаллические и поликристаллические модули одинаково не любят переизбыток и недостаток солнечного света. В свою очередь, аморфные фотоэлектрические модули наделены рядом преимуществ, которые могут справиться с недостатками кристаллических панелей.

  1. Поглощение рассеянного света. Эти панели не требуют прямого попадания солнечных лучей на их поверхность. Они генерируют энергию при повышенной облачности без потери мощностей. Из этого следует, что аморфные модули, в отличии от кристаллических, могут быть применимы в регионах, где преобладает пасмурная погода

  2. Не перегреваются. Аморфные панели могут работать в условиях жаркого климата без снижения уровня КПД. Кристаллические модули при перегреве снижают генерацию.

  3. Более практичны. Из-за пленочной структуры, панели легче и удобнее транспортировать, и проще устанавливать на несущих конструкциях. Более того, им не требуется сложный монтаж и можно наносить даже на фасад и окна здания.

  4. Меньше брака. Технология спаивания кристаллических панелей между собой, повышает риск возникновения брака. Аморфные батареи изготавливают намного проще, поэтому у них меньше производственных дефектов.

  5. Не боятся затенения. Возможность поглощения рассеянного света, позволяет батареям работать в условиях частичного или временного затенения, без потери мощностей.

Области применения

Из-за низкого КПД промышленные солнечные станции не заинтересованы в применении пленочных модулей. Однако их гибкая структура позволяет солнечной энергетике выйти за рамки традиционного существования и интегрироваться во многие сферы деятельности человека. Поскольку данные панели можно наносить не только на дома, а на любую материю. Поэтому модули могут быть применимы в следующих отраслях:

  1. Одежда. Можно наносить фотомодули на одежду, сумки или зонтики.

  2. Автомобилестроение. Наличие аморфной панели на крыше электрокара быстро решит проблему с его подзарядкой

  3. Дизайн. Фотомодули можно стильно интегрировать в фасады и окна любого здания.

Вывод

На данный момент, во всей солнечной энергетике, аморфные солнечные модули развиваются наиболее активно. Более экономная технология очистки кремния и практичность применения батарей, стимулируют рост инвестиций в их модификацию. Перспективность использования аморфных батарей очевидна, поскольку они могут существенно расширить возможности солнечных панелей. Пока возобновляемая энергетика напрямую зависит от уровня выработки электричества, пленочные батареи не могут конкурировать с кристаллическими. Однако скорость модификации аморфных панелей, указывает а то, что это только вопрос времени. 

Солнечные панели аморфные. Плюсы и минусы солнечных батарей из аморфного кремния


Кремниевые солнечные батареи из аморфного кремния

Кремниевые солнечные батареи, основу которых составляет аморфный кремний, являются результатом технологического совершенствования методик изготовления солнечных элементов. Это, преимущественно, тонкопленочные модели. Если сравнивать их с «классическими» на основе кристаллов, технологии их изготовления имеют существенные отличия. Аморфный кремний, вещество, которому можно придать любую желаемую форму — парообразующий гидрид. Его горячие пары остаются на подложке, а образования обычных кристаллов не происходит. Это обеспечивает резкое снижение производственных затрат.

Аморфный и кристаллический кремний: главное отличие

Аморфные солнечные панели обладают существенным отличием от моно- и поликристаллических. Оно заключается в том, что прямой поток света, исходящий от Солнца, таким батареям не требуется. Они прекрасно генерируют рассеянный свет, исходящий от светила, которое закрыто облаками.

Благодаря гибкости, на них легко наносятся современные полупроводниковые элементы. Они могут эффективно работать в условиях сильной загазованности воздушной среды. Или на производстве, где воздух, по тем или иным причинам, перенасыщен аэрозольными веществами.

Из истории создания

Это может показаться удивительным, но сейчас уже начинают активно совершенствовать третье поколение таких панелей.

Коротко обо всех трех можно рассказать таким образом:

  • Поколение №1 — солнечная батарея с одним переходом. Минус — срок работы не более десяти лет и низкая производительность с 5%-м КПД.
  • Поколение №2 — также элементы с одним переходом, но срок работы стал вдвое больше — 20 лет, а КПД увеличился до 8.
  • Поколение №3 — высокоэффективные тонкопленочные батареи с КПД до 12%. Могут работать еще более длительное время. Считается, что они имеют в перспективе очень большое будущее.

Кстати, благодаря широким возможностям технологии, кремниевый слой напыляется и на жесткое, и на гибкое основание. Именно поэтому в тонкопленочных моделях напыление применяется чаще всего. Хотя стоят они, конечно, очень дорого.

Аморфные солнечные батареи обладают удивительной способностью к поглощению неяркого, рассеянного светового потока. Они активно применяются в тех регионах, где преобладает прохладная и пасмурная погода. При высоких температурах они не теряют уровня своей производительности. Хотя панели из арсенида галлия по-прежнему их в этом превосходят.

Подводя итоги: достоинства аморфных аккумуляторов и их дальнейшие перспективы

Итак, кремниевые солнечные батареи с уникальным свойством аморфности имеют следующие перспективные преимущества:

  1. Меньше нагреваются при высокой температуре. Следовательно, не теряют производительности, перерабатывая большее количество электроэнергии. Эффективность кристаллических модулей при сильном нагреве, как известно, резко снижается, со значительной потерей мощности.
  2. Больше вырабатывают энергии при слабом уровне света. Кристаллические солнечные батареи в условиях рассеянного светового потока уже могут перестать работать вообще. Аморфные модули в условиях дождя и облачности накапливают на 10-20% больше энергии.
  3. Они почти незаметны на зданиях. Размер их минимален, а внешний вид, похожий на пленку или тонкое стекло, легко можно скрыть или замаскировать.
  4. У них минимум брака, так как производство гораздо более простое. Кристаллические же модули свариваются между собой методом пайки. И это — до сих пор их слабое место, которое исправить невозможно.
  5. Они лучше переносят временное или частичное затенение и теряют при этом меньше мощности.

На фоне всех неоспоримых преимуществ недостаток у таких панелеи всего один, но пока еще весьма существенный. КПД у них, в любом случае, меньше, чем у кристаллов — как минимум, в 2 раза. Это является основным препятствием для их широкого применения.

Сфера применения

Несмотря на меньший показатель КПД, по сравнению с кристаллическими солнечными аккумуляторами, аморфные модели уже постепенно находят достойную нишу применения.

Как уже было отмечено, их рекомендуется использовать там, где часто наблюдается облачная и пасмурная погода. Они будут неплохо работать в условиях рассеянного или отраженного света. Также годятся они и для жаркого климата, так как лучше переносят нагревание и теряют при этом меньше мощности.

При необходимости интеграции аккумуляторов в здание такой вариант становится просто незаменимым, так как при первом взгляде от тонированных стекол их не отличить. Они дают широкий простор дизайнерским и архитектурным решениям, если речь идет о современных зданиях, в конструкцию которых они прекрасно впишутся. Это отличная отделка фасадов, которые при желании могут быть частично прозрачными.

Уровень деградации у аморфных модулей аналогичен кристаллическим. Считается, что за десятилетний период применения показатель их мощности снизится только на 10% (по одному проценту в год), со сроком работы до 25 лет. Конечно, они не могут быть использованы в качестве постоянных источников энергии. Но роль альтернативных ее накопителей выполняют очень даже неплохо.

batteryk.com

Аморфные солнечные батареи (из аморфного кремния)

Солнечные батареи начали изготавливать с 1954 г. Сначала это были фотоэлектрические элементы на основе полупроводникового кремния. Намного позже была разработана технология получения аморфных солнечных батарей. Солнечные батареи целиком не изготавливаются, а собираются из отдельных элементов, преобразующих свет в электричество.

Современная малогабаритная солнечная батарея

Единичный фотоэлектрический полупроводниковый преобразователь изготавливается из металла кремния высочайшей степени очистки. Чаще всего в технологическом процессе очистки получают кристаллический кремний в виде цилиндра диаметром несколько десятков миллиметров.Из цилиндра нарезают диски, имеющие толщину в доли миллиметра.

Кремниевые диски легируют нанесением на их поверхность различных примесей, как металлических, так и неметаллических. При этом в пластине кремния формируются зоны с разной степенью насыщенности электронами, с n-проводимостью (электронной) и «дырками» с p-проводимостью.

«Дырки» – это металл, из которого дозированными примесями удалили часть электронов и получили p-проводимость, т.е. положительную, а металл с избытком электронов имеет n-проводимость, т.е. отрицательную или электронную.

Структура кремниевого ФЭП

Комбинацией примесей, их составом, очередностью нанесения, толщиной и мн.др. в толще пластины получают p-n переходы или гетеропереходы. В результате этих процессов полупроводниковые пластины получают способность при облучении светом давать электрический ток. Так были созданы фотоэлектрические преобразователи (ФЭП).

К концу первого десятилетия 21-го века КПД кремниевых солнечных батарей промышленного производства, в зависимости от производителя, достиг величины в 28-30%. Эту величину значительно снижает (до 20-22%) нагрев от солнечного освещения, без которого обойтись невозможно.

Некоторые недостатки кремниевых элементов

Металлический кремний полупроводниковой чистоты – материал очень дорогой, т.к. при производстве он проходит множество стадий очистки.

При резке монокристалла значительная часть материала уходит в стружку – толщина пластины около 0,25 – 0,4 мм.

При облучении ФЭП светом, падающая на элемент энергия преобразуется в электричество не полностью:

  • часть отражается с поверхности обратно;
  • часть проходит «насквозь» без поглощения и преобразования;
  • часть вызывает тепловые колебания кристаллической решетки;
  • часть расходуется на рекомбинацию (взаимное уничтожение «дырки» и электрона с выделением тепла) фото-пар в поверхностном слое и т.д.

Эти явления уменьшают КПД кремниево-кристаллических ФЭП до 12-15%, иногда до 22-25%.

Производство ФЭП из аморфного кремния

Сырьем для производства являются подложки из различных материалов:

  • металла, часто из нержавеющей стали;
  • полимерных пленок разного состава;
  • керамики специальных марок;
  • стекла высокой степени очистки;
  • кристаллов искусственного сапфира и т.п.

Сырьем для главного слоя аморфных ФЭП является силан – кремневодород. Его химическая формула Sih5. Кремний обрабатывают водородом и получают соединение типа (a-Si:H) или гидрогенизированный кремний.

Для нанесения аморфного кремния на подложку силан в закрытой камере подвергают воздействию тлеющего электрического разряда. Он испаряется, и пары кремния осаждаются на подложку. Толщина слоя около 1 мкм и менее. Температура осаждения около 250 – 400°С, поэтому для подложек можно выбрать разные материалы невысокой стоимости.

Гибкая солнечная батарея

Производство безотходное, поэтому цена продукции относительно невелика.

Процесс напыления позволяет производить ФЭП значительно большей площади, чем диски из кремния, диаметром в десятки миллиметров. Модули, изготовленные по такой технологии, могут иметь площадь до нескольких квадратных метров.

Гидрогенизация кремния позволяет получить полупроводниковые свойства у очень тонких пленок, толщиной до 1 мкм, чему способствует увеличенное в 15 – 20 раз оптическое поглощение этого материала по отношению к кремнию.

Солнечная батарея с использованием аморфного кремния на стеклянной подложке

Гибкий ФЭП на основе аморфного кремния

Особенности тонкопленочных солнечных батарей

Солнечные батареи, изготовленные из аморфного кремния, для работы не требуют облучения прямым потоком солнечного света. Им достаточно рассеянного света, например, света Солнца, закрытого облаками. В результате этого такие батареи за год вырабатывают на 10 – 15% больше электроэнергии, чем традиционные кремниевые батареи. Они работают при большой запыленности воздуха или при насыщении его аэрозолями.

Элементы малой мощности использоваться начали еще в конце прошлого века в калькуляторах, электронных часах, в карманных радиоприемниках и т.п.

Для создания тонкого слоя полупроводникового материала для солнечной энергетической панели нужно в сотни раз меньше, и это тоже уменьшает конечную цену.

Использование энергетических солнечных батарей большой мощности позволяет уменьшить зависимость от энергетических компаний, а при наличии в государстве законов по альтернативной энергетике – даже зарабатывать, подавая в промышленную сеть избыток энергии.

solarb.ru

О солнечных панелях (батареи)

Солнечные панели или модули (батареи) — состоят из соеденённых последовательно, а иногда и параллельно-последовательно фото-электрических ячееек, Сами солнечные элементы изготавливаются из полупроводниковых материалов, которые напрямую преобразуют солнечный свет в электричество.

Солнечные панели бывают различных видов, но в основе выработки электроэнергии лежит кремний, правда в последнее время появились и другие типы. Но большая часть из выпускаемых солнечных панелей вырабатывают энергию на основе кремния. Кремний это полупроводник, он широко распространен на земле в виде песка, который является диоксидом кремния, также известного под именем кварцит. Кремний широко применяется в современной электронике, процессоры, транзисторы, из которых делается вся современная вычислительная техника сделаны на основе кремния.

>

Солнечный элемент состоит из металлической подложки, на которую нанесён тыльный плюсовой контакт, на него нанесён тонкий слой полупроводника P типа. Далее идёт разделяющий. Следующий слой N типа. И завершает этот пирог сетка, собирающая плюсовые выводы N перехода. На элементы нанесено анти-отражающее покрытие, которое и придаёт элементам характерный темно-синий цвет.

Солнечные элементы разделяются по типу, бывают монокристаллические, поликристаллические, и из аморфного кремния (тонкопленочный). Различие между этими формами в том, как организованы атомы кремния в кристалле. Различные по типу элементы имеют разный КПД преобразования энергии света. Моно и поликристаллические элементы имеют почти одинаковый КПД, который выше, чем у солнечных элементов, изготовленных из аморфного кремния. Но КПД моно и поли может значительно разнится из-за качества изготовления элементов, в принципе это уместно ко всем типам солнечных элементов.

>

Моно-кристаллические элементы дороже в производстве так-как процесс выращивания кристаллов происходит при более высокой температуре, и процент очищения кремния составляет практически 100 %. К тому-же кристаллы выращиваются строго в одном направлении, что повышает кпд до 22-24% при направленном свете. Но эффективность таких элементов резко снижается когда свет падает не перпендикулярно, а под углом. КПД монокристаллических панелей для космической отрасли по некоторым данным достигло 38%, но КПД массово выпускаемых моно-панелей около 17-22%

Поли-кристаллические элементы дешевле в производстве так-как процесс образования кристаллов происходит при низкой температуре. Но кристаллы образуют неоднородную массу и разнонаправлены. Разнонаправленность кристаллов снижает КПД, но такие элементы лучше работают при ненаправленном и рассеянном свете. Из-за более низкого КПД поликристаллические панели имеют примерно на 10% больше площади, соответственно в пасмурную погоду они на 10% эффективнее чем моно. КПД массово выпускаемых поликристаллических панелей сейчас 12-18%.

Вообще чем хуже КПД тем больше нужно солнечных батарей, а вот цена будет примерно одинаковой так-как панели с высоким КПД дороже. Но в пасмурную погоду КПД в основном зависит от площади самих панелей, и чем больше их тем лучше. Но разница будет очень маленькой так-как мощность панелей при плотно затянутом тучами небе падает в 15-20 раз. И например если у вас панель на 100 ватт, то она будет выдавать всего 5-6 татт, и тут уже не важно что там лучше или хуже вырабатывает электроэнергию так-как разница в 10% даст в реале преимущество всего в 0,5 ватта. А если массив солнечных батарей будет на 2кВт, то разница будет всего в 10-20 ватт.

Аморфные солнечные панели имеют низкий КПД, около 6%, но они заметно ниже по цене, и имеют преимущество при рассеянном свете. Кремний в этих солнечных батареях расходуется значительно меньше так-как наносится методом напыления материала в вакууме. При этом наносить материал можно на стекло, пластик или металл. По-этому в основном гибкие солнечные панели именно аморфные. Но аморфный кремний значительно быстрее деградирует, и в первые два года панели могут потерять до 20% мощности, далее интенсивность снижения мощности замедляется.

В последние годы разработаны новые типы материалов для солнечных элементов. Например, тонкопленочные фотоэлектрические элементы из медь-индий-диселенида и из теллурида кадмия. Эти типы СП в последнее время также коммерчески используются. Технологии их производства постоянно развиваются. За последнее десятилетие КПД тонкопленочных элементов вырос примерно в 2 раза, и уже достигает 12%

Так-же последние технологии используют гибридные методы. Так появились элементы, которые имеют как кристаллический переход, так и тонкий полупрозрачный аморфный переход, расположенный над кристаллическим. Так как кристаллы и аморфный кремний наиболее эффективно преобразуют только часть спектра света, и эти спектры немного отличаются, применение таких гибридных элементов позволяет повысить общий КПД солнечного элемента.

e-veterok.ru

Солнечные элементы: фотоэлементы для солнечных батарей

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. Контроллер регулирует 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.

Читайте также:Плюсы и минусы солнечной энергии

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.

Читайте также:

Характеристики солнечных батарей

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.

batteryk.com

Виды солнечных батарей: кремние, полмерные, аморфные

Дата публикации: 30 октября 2013

На вопрос «Что входит в состав системы электроснабжения, питающейся от солнечной энергии?», первое, что хочется ответить – это солнечные батареи. И это, безусловно, окажется правильным ответом. Конечно, подобная система включает в себя не только солнечные панели, туда также входят аккумуляторы, преимущественно гелевые (подробнее здесь), инверторы, контроллеры и другие устройства, каждое из которых выполняет свою функцию. Но солнечная панель – это тот элемент, с которого начинается весь процесс накопления и преобразования солнечной энергии. Вот только выбирая этот незаменимый элемент солнечной системы, каждый покупатель обязательно столкнется с проблемой выбора — «потеряться» в многообразии типов солнечных батарей несложно. Поэтому сегодняшнюю статью мы решили посвятить такой актуальной теме, как виды солнечных батарей.

Сегодня на рынке солнечных модулей представлено несколько различных образцов. Отличаются они друг от друга технологией изготовления и материалами, из которых их производят. На рисунке ниже приведена классификация солнечных батарей.

Солнечные батареи на основе кремния

Батареи, основой которым служит кремний, на сегодняшний день являются самыми популярными. Объясняется это широким распространением кремния в земной коре, его относительной дешевизной и высоким показателем производительности, в сравнении с другими видами солнечных батарей. Как видно из рисунка выше кремниевые батареи производят из моно- и поликристаллов Si и аморфного кремния.

Монокристаллические солнечные батареи представляют собой силиконовые ячейки, объединенные между собой. Для их изготовления используют максимально чистый кремний, получаемый по методу Чохральского. После затвердевания готовый монокристалл разрезают на тонкие пластины толщиной 250-300 мкм, которые пронизывают сеткой из металлических электродов (рис. нарезка). Используемая технология является сравнительно дорогостоящей, поэтому и стоят монокристаллические батареи дороже, чем поликристаллические или аморфные. Выбирают данный вид солнечных батарей за высокий показатель КПД (порядка 17-22%).

Для получения поликристаллов кремниевый расплав подвергается медленному охлаждению. Такая технология требует меньших энергозатрат, следовательно, и себестоимость кремния, полученного с ее помощью меньше. Единственный минус: поликристаллические солнечные батареи имеют более низкий КПД (12-18%), чем их моно «конкурент». Причина заключается в том, что внутри поликристалла образуются области с зернистыми границами, которые и приводят к уменьшению эффективности элементов.

В таблице 1 приведены основные различия между моно и поли солнечными элементами.

Таблица 1

Показатель Моно элементы Поли элементы
Кристаллическая структура Зерна кристалла параллельныКристаллы ориентированы в одну сторону Зерна кристалла не параллельныКристаллы ориентированы в разные стороны
Температура производства 1400 °С 800-1000 °С
Цвет Черный Темно-синий
Стабильность Высокая Высокая, но меньше, чем у моно
Цена Высокая Высокая, но меньше, чем у моно
Период окупаемости 2 года 2-3 года
Батареи из аморфного кремния

Если проводить деление в зависимости от используемого материала, то аморфные батареи относятся к кремниевым, а если в зависимости от технологии производства – к пленочным. В случае изготовления аморфных панелей, используется не кристаллический кремний, а силан или кремневодород, который тонким слоем наносится на материал подложки. КПД таких батарей составляет всего 5-6%, у них очень низкий показатель эффективности, но, несмотря на эти недостатки, они имеют и ряд достоинств:

  • Показатель оптического поглощения в 20 раз выше, чем у поли- и монокристаллов.
  • Толщина элементов меньше 1 мкм.
  • В сравнении с поли- и монокристаллами имеет более высокую производительность при пасмурной погоде.
  • Повышенная гибкость.

Помимо описанных выше видов кремниевых солнечных батарей, существуют и их гибриды. Так для большей стабильности элементов используют двухфазный материал, представляющий собой аморфный кремний с включениями нано- или микрокристаллов. По свойствам полученный материал сходен с поликристаллическим кремнием.

Из чего делают пленочные батареи?

Разработка пленочных батарей обусловлена:

  1. Потребностями в снижении стоимости солнечных батарей.
  2. Необходимостью в улучшении производительности и технических характеристик.
На основе CdTe

Исследования теллурида кадмия, как светопоглощающего материала для солнечных батарей начались еще в 70-х годах. В то время его рассматривали как один из оптимальных вариантов для использования в космосе, сегодня же батареи на основе CdTe являются одними из самых перспективных в земной солнечной энергетике. Так как кадмий является кумулятивным ядом, то дискуссии возникают лишь по одному вопросу: токсичен или нет? Но исследования показывают, что уровень кадмия, высвобождаемого в атмосферу, ничтожно мал, и опасаться его вреда не стоит. Значение КПД составляет порядка 11%. Согласитесь, цифра небольшая, зато стоимость ватта мощности таких батарей на 20-30% меньше, чем у кремниевых.

На основе селенида меди-индия

Как понятно из названия, в качестве полупроводников используются медь, индий и селен, иногда некоторые элементы индия замещают галлием. Такая практика объясняется тем, что большая часть производящегося на сегодня индия требуется для производства плоских мониторов. Именно поэтому с целью экономии индий замещают на галлий, который обладает схожими свойствами. Пленочные солнечные батареи на основе селенида меди-индия имеют КПД равный 15-20%. Следует иметь в виду, что без использования галлия эффективность солнечных батарей возрастает примерно на 14%.

На основе полимеров

Разработка данного вида батарей началась сравнительно недавно. В качестве светопоглощающих материалов используются органические полупроводники, такие как полифенилен, углеродные фуллерены, фталоцианин меди и другие. Толщина пленок составляет 100 нм. Полимерные солнечные батареи имеют на сегодняшний день КПД всего 5-6%. Но их главными достоинствами считаются:

  • Низкая стоимость производства.
  • Легкость и доступность.
  • Отсутствие вредного воздействия на окружающую среду.

Применяются полимерные батареи в областях, где наибольшее значение имеет механическая эластичность и экологичность утилизации.В таблице 2 приведены обобщенные данные о КПД разных видов солнечных батарей.

Таблица 2

КПД солнечных элементов, выпускаемых в производственных масштабах
Моно 17-22%
Поли 12-18%
Аморфные 5-6%
На основе теллурида кадмия 10-12%
На основе селенида меди-индия 15-20%
На основе полимеров 5-6%

Надеемся, что теперь Вы ясно представляете себе, из чего делают поли- и монокристаллические, пленочные, полимерные солнечные батареи и другие. Эта информация поможет Вам сделать правильный выбор при покупке солнечных модулей. Ведь система энергопотребления, основанная на солнечной энергии, является долговременной инвестицией. Переходя на альтернативные, в частности, солнечные источники энергии, Вы не только снижаете свои затраты на потребляемые энергоресурсы, но и делаете ощутимый вклад в чистоту окружающей нас среды.

Статью подготовила Абдуллина Регина

altenergiya.ru

Сравнение моно, поли и аморфных солнечных батарей

При выборе модуля часто задается вопрос: какая солнечная батарея лучше – монокристаллическая или поликристаллическая, а может аморфная? Ведь они самые распространенные в наш век. Чтобы найти ответ, было проведено множество исследований. Рассмотрим, что же показали результаты:

КПД и срок службы

Монокристаллические элементы имеют КПД около 17-22%, сроки их службы не менее 25 лет. Эффективность поликристаллических может достигать 12-18%, служат они тоже не менее 25 лет. КПД аморфных составляет 6-8% и снижается гораздо быстрее кристаллических, работают они не более 10 лет.

Температурный коэффициент

В реальных условиях использования солнечные батареи нагревается, что приводит к снижению номинальной мощности на 15-25%. Средний температурный коэффициент для поли и моно составляет -0,45%, аморфного -0,19%. Это значит, что при повышении температуры на 1°C от стандартных условий кристаллические батареи  будут менее производительными, чем аморфные.

Потеря эффективности

Деградация солнечных монокристаллических и поликристаллических модулей зависит от качества исходных элементов – чем больше в них бора и кислорода, тем быстрее снижается КПД. В поликремниевых пластинах меньше кислорода, в монокремниевых – бора. Поэтому при равных качествах материала и условий использования особой разницы между степенью деградации тех и других модулей нет, в среднем она составляет около 1% в год. В производстве аморфных батарей используется гидрогенизированный кремний. Содержанием водорода обусловлена его более быстрая деградация. Так, кристаллические деградируют на 20% через 25 лет эксплуатации, аморфные быстрее в 2-3 раза. Однако некачественные модели могут потерять эффективность на 20% уже в первый год использования. Это стоит учесть при покупке.

Стоимость

Тут превосходство полностью на стороне аморфных модулей – их цена ниже, чем кристаллических, из-за более дешевого производства. Второе место занимают поли, моно же самые дорогие.

Размеры и площадь установки

Монокристаллические батареи более компактны. Для создания массива требуемой мощностью понадобится меньшее количество панелей по сравнению с другими видами. Так что при установке они займут немного меньше места. Но прогресс не стоит на месте, и по соотношению мощность/площадь поликристаллические модули уже догоняют моно. Аморфные же пока отстают от них – для их установки понадобится в 2,5 раза больше места.

Светочувствительность

Здесь лидируют аморфно-кремниевые модули. У них лучший коэффициент преобразования солнечной энергии из-за водорода в составе элемента. Поэтому они, по сравнению с кристаллическими, в условиях слабой освещенности работают эффективнее. Моно и поли,  при плохом освещении работают примерно одинаково – значительно реагируют на изменение интенсивности света.

Годовая выработка

В результате тестирования модулей разных производителей было установлено, что монокристаллические за год вырабатывают больше электроэнергии, чем поликристаллические. А те в свою очередь производительнее, чем аморфные, несмотря на то, что последние вырабатывают энергию и при слабой освещенности.

Можно сделать вывод, что солнечные батареи моно и поли имеют небольшие, но важные различия. Хотя mono все-таки эффективнее и отдача от них больше, но poly все равно будут пользоваться большей популярностью. Правда, это зависит от качества продукции. Тем не менее, большинство крупных солнечных электростанций собраны на базе полимодулей. Связано это с тем, что инвесторы смотрят на общую стоимость проекта и сроки окупаемости, а не на максимальную эффективность и долговечность.

Теперь об аморфных батареях. Начнем с преимуществ: метод их изготовления самый простой и малобюджетный, потому что не требуется резка и обработка кремния. Это отражается в невысокой стоимости конечной продукции. Они неприхотливы – их можно установить куда угодно, и не привередливы – пыль и пасмурная погода им не страшны.

Однако у аморфных модулей есть и недостатки, перекрывающие их достоинства: по сравнению с вышеописанными видами, у них самый низкий КПД, они быстро портятся – эффективность снижается на 40% менее чем за 10 лет, и требуют много места для установки.

Читайте также:

Методы производства солнечных элементов

Расчет мощности солнечных батарей

КПД солнечной батареи — что это?

 

b-eco.ru

Какие бывают типы, виды солнечных батарей и панелей

Содержание:

  1. Кремниевые солнечные батареи
  2. Плёночные солнечные батареи
  3. Что такое концентрационные солнечные модули
  4. Фотосенсибилизированные батареи
Какие бывают виды солнечных панелей?

Сегодня различные типы солнечных панелей набирают всё больше и больше популярности. И не зря, ведь помимо того, что население планеты Земля начинает задумываться об экологических источниках энергии, солнечные панели ещё и становятся всё более и более энергоэффективными. Конечно, самое основное что входит в любую солнечную систему энергообеспечения — это панели или батареи, поэтому важно разбираться что к чему. Конечно, система намного сложнее и в неё входят всякие стабилизаторы, инверторы и прочее, однако это не основной момент.

Какие бывают виды солнечных батарей или панелей?

На данный момент типы солнечных батарей составляют такое разнообразие и их такое великое множество, что каждый потребитель желающий обзавестись подобным источником энергии задаётся вопросом: “А как выбрать солнечную батарею? Какие есть солнечные батареи?” Об этом наша статья: мы постараемся особо не влезая в дебри технологий разобраться на какие типы делятся батареи или панели, питающиеся от энергии солнца, ведь рынок пестрит выгодными предложениями и желаем продать Вам ту или иную систему. В первую очередь различаются солнечные модули материалами, принципом работы и принципом производства. Так давайте же разбираться что и почему.

Кремниевые солнечные батареи

Такой тип солнечных панелей отличается в первую очередь своим материалом, который, как можно догадаться из названия, представлен кремнием. Сегодня это самые популярные батареи на рынке. Это связано с тем, что кремний сравнительно легкодоступный материал, он недорогой и при этом обладает хорошими показателями производительности, по сравнению с конкурентными видами солнечных модулей. Производят их не только из кремния, но и в том числе из моно, поликристаллов в также аморфного кремния. В чём разница?

Монокристаллические солнечные батареи

Для производства солнечных батарей монокристаллического типа используют очищенный, самый чистый кремний. Такой вид солнечной панели выглядит как силиконовые соты, или ячейки, которые соединены в одну структуру. После того, как очищенный монокристалл затвердевает, его разделяют на супер тонкие пластины, толщиной до 300 мкм. Такие готовые пластины соединены тонкой сеткой из электродов. В сравнении с аморфными батареями, такие стоят дороже, ведь технология их производства в разы сложнее. При этом такие батареи стоит выбрать хотя бы за их высокий коэффициент полезного действия(КПД). На уровне 20%. Да, для солнечных батарей это хороший показатель.

Поликристаллические солнечные панели

Для того чтобы получить поликристаллы, кремниевую субстанцию медленно охлаждают. Такой подход к технологии производства значительно дешевле чем в предыдущем типе панелей, поэтому и стоит этот вид дешевле. При этом для изготовления требуется меньше энергии, а это ещё раз благотворно действует на цену. Но чем-то же нужно жертвовать? Поэтому у таких батарей КПД ниже — до 18%. Связано такое падение коэффициента с образованиями внутри поликристалла, которые снижают эффективность. Для того ещё лучше разобраться в различиях между первым и вторым типом батарей, взгляните на таблицу:

Сравнительная таблица монокристаллических и поликристаллических солнечных панелей:
Фактор Монокристаллы Поликристаллы
Разница в структуре Кристаллы направлены в одну сторону, зёрна параллельны Кристаллы направлены в разную стороны, не параллельны
Стабильность работы Высокая Меньше
Стоимость Дорогостоящие батареи Также дорогостоящие, но дешевле
Окупаемость 2 года до 3х лет
КПД до 22% до 18%
Технология производства Совершеннее, сложнее, точнее Проще, отсюда и низкая стоимость

Аморфные солнечные панели или батареи из аморфного кремния

  • Данный вид солнечных батарей можно отнести как к кремниевым (потому что материал изготовления — кремний) так и к плёночным, ведь изготовлены они по принципу производства плёночных батарей. Но всё же отличия есть.
  • Здесь используются не кристаллы кремния, а так называемый силан (кремневодород). Его наносят на подложку, внутри батарей. КПД у такого вида солнечных батарей намного ниже — около 5%. Но всё не так плохо! Есть и преимущества, среди которых можно назвать: намного лучшее поглощение (в 20 раз лучше), лучше работает при отсутствии прямого солнца, когда пасмурно, эластичность панелей.
  • Также бывают сочетания моно и поликристаллических панелей с аморфными. Такое сочетание позволяет соединить преимущества двух различных типов. Например, батареи лучше работают, когда солнца недостаточно для обычных кристаллических батарей.

Плёночные солнечные батареи

Плёночные панели — это следующий шаг развития источников питания на солнечной энергии. Шаг, который продиктован в первую очередь необходимостью снижения цен на производство батарей и стремлением к повышению энергоэффективности.

Плёночные батареи на основе теллурида кадмия

  • Кадмий — это материал, который обладает высоким уровнем светопоглощения, открытый как материал для солнечных батарей в 70-х годах. На сегодняшний день, этот материал применяется уже не только в космосе, на околоземной орбите, но и активно используется в качестве материала для солнечных панелей обычного, домашнего пользования.
  • Самой главной проблемой в использовании такого материала является его ядовитость. Однако исследования говорят о том, что уровень кадмия. который уходит в атмосферу, слишком мал, чтобы наносить вред здоровью человека. Также, несмотря на низкий КПД в районе 10%, стоит единица мощности в таких батареях меньше, чем у аналогов.

Плёночные панели на основе селенида меди-индия

Тип солнечных батарей из таких материалов используют медь, индий, селен, как полупроводник. Кстати, индий — это основной, очень необходимый материал, который используется в производстве жидкокристаллических мониторов. Поэтому, оставляя такой материал для этих целей, часто используют галлий, который замещает индий по своим функциям. КПД здесь выше, чем у батарей из теллурида кадмия — около 20%.

Полимерные солнечные панели

Вид солнечных батарей, который не так давно был изобретён и начал производиться. Здесь проводниками выступают полифенилен, фуреллены, фталоцианин меди. При этом такая плёнка очень тонкая — около 100 нм. Несмотря на низкий уровень КПД, около 5%, всё же можно выделить причины, почему стоит выбирать этот тип солнечных батарей: Доступность материалов, дешевизна, отсутствие вредных выделений в атмосферу. Так что такие батареи отлично подходят потребителям, ведь обладают отличной эластичностью и экологичностью.

Сравнительная таблица: виды солнечных батарей и уровень КПД

Напоследок, хотелось бы сравнить коэффициенты полезного действия каждого типа солнечных батарей, но не забывайте, что помимо КПД есть много других факторов, которые могут охарактеризовать каждый тип как с хорошей, так и плохой стороны.

КПД в процентах
Монокристаллические 17-22%
Поликристаллические 12-18%
Аморфные 5-6%
Теллурид кадмия 10-12%
Селенид меди-индия 15-20%
Полимерные 5-6%

Что такое концентрационные солнечные модули?

Концентрационные модули помогают более эффективно использовать площадь солнечных панелей, получая экономию площади почти в два раза. Однако такая система осложнена необходимостью инсталляции механического модуля, который бы поворачивал линзы в сторону солнца. Особенно такие установки необходимы в местах, где прямое излучение солнца есть в достатке на протяжении всего года.

Фотосенсибилизированные батареи

Фотосенсибилизирующий краситель опять-таки помогает оптимизировать приём солнечной энергии, но при этом солнечные панели работающие по этому принципу, скорее напоминают процесс фотосинтеза в природе. Впрочем, пока что это только концептуальная идея, не имеющая воплощения. Кто знает, может пока Вы соберётесь покупать солнечные панели, она уже будут вовсю продаваться на рынке.

Ну что, разобрались какие бывают солнечные батареи? Надеемся, эта статья поможет Вам определиться, какую батарею поставить для дома, но если после прочтения у Вас возникло ещё больше вопросов — милости просим на наш сайт, где Вы найдёте всю информацию про солнечные батареи и источники питания, работающие на солнечной энергии а также про различные виды солнечных панелей.

www.solnpanels.com

Покупайте лучшие в отрасли и качественные аморфные солнечные панели цена

О продукте и поставщиках:

Стремясь обеспечить экологическую устойчивость и минимизировать затраты на электроэнергию, большая часть населения мира вложила средства в первоклассные аморфные солнечные панели цена. Каким бы ни был дизайн и стиль аморфные солнечные панели цена, Alibaba.com предлагает потрясающий ассортимент высокоэффективных, долговечных и надежных вариантов. Эти невероятные и высокоэффективные солнечные элементы, представленные в продаже, являются сверхэффективными и долговечными, их поставляют ведущие мировые производители и поставщики.

Для превосходных характеристик и высокой эффективности в сочетании с невероятной эстетикой рассмотрим монокристаллические аморфные солнечные панели цена, которые имеют более высокую цену. Для более портативных и гибких решений, сочетающих эстетику и легкий дизайн, рассмотрите поликристаллические или тонкопленочные элементы. Откройте для себя высококачественные и надежные панели, которые работают на фотоэлектрических, монокристаллических или поликристаллических кремниевых элементах, разработанные для обеспечения постоянной прочности и превосходных характеристик.

Широкий ассортимент аморфные солнечные панели цена, продаваемых на Alibaba.com предлагает впечатляющий диапазон номиналов мощности, форм и размеров, которые напрямую влияют на производительность и производительность. Найдите высококачественные панели высшего класса с мощностью до 300, способные обеспечить превосходную мощность в коммерческих и жилых помещениях. Откройте для себя самый большой выбор панелей без стекла, PERC, BIPV и гибких вариантов, большинство из которых имеют длительный срок службы около 25 лет.

Откройте для себя самые конкурентоспособные. аморфные солнечные панели цена на Alibaba.com и сэкономьте деньги на освещении и электроснабжении жилых и коммерческих помещений. Большинство продаваемых панелей имеют сертификаты RoHS, ISO и CE, что гарантирует оптимальную аутентичность и надежность. Заказывайте у проверенных и известных поставщиков, которые закупают свою продукцию у ведущих в отрасли брендов и производителей.

Аморфные солнечные модули. Плюлы и минусы солнечных батарей.

В сфере солнечных батарей аморфные солнечные батареи выходят в лидеры. Во всяком случае им прогнозируют такое светлое будущее. Тонкоплёночные фотоэлектрические солнечные модули по сравнению с кристаллическими имеют неоспоримые преимущества. Безусловно сегодня порядка 80% батарей выпускается в кристаллах, однако совсем скоро показатель будет меняться.

Хотите узнать, как построить энергосберегающий дом? Смотрите секреты строительства дома , который сам экономит

В настоящее время развитие пленочных аморфных солнечных батарей происходит ударными темпами, в этой области постоянно делаются все новые шаги для их массового внедрения. Широкое коммерческое будущее получили именно модули из аморфного кремния. В настоящий момент уже существует три поколения солнечных аморфных кремниевых батарей:

1. Однопереходные солнечные элементы. Они относятся к первому поколению аморфных кремниевых батарей. КПД таких батарей было крайне небольшое, порядка 5%, также такие батареи могли работать не более  10-ти лет, затем они просто приходили в негодность.

  1. Второе поколение было представлено теми же однопереходными батареями, однако более совершенными. В частности КПД был увеличен практически вдвое, да и срок эксплуатации их тоже увеличился.
  2. Батареи третьего поколения имеют уже серьезный КПД и могут уже конкурировать с кристаллическими. КПД уже составляет 12%. Срок эксплуатации также значительно увеличился и составляет более 15-ти лет.

Производятся и комбинированные солнечные модули, в которых имеются как аморфные элементы, так и кристаллические. Однако стоимость комбинированных батарей значительная, поэтому их использование носит ограниченный характер.

Интересное:
Монокристаллические солнечные панели.
Поликристаллические солнечные панели.
Как устроена солнечная батарея и принцип ее работы.

Аморфные солнечные модули второго поколения.

Аморфные солнечные модули второго поколения


Именно тонкопленочные аморфные однопереходные батареи на сегодняшний момент считаются наиболее перспективными в плане внедрения. Преимущества таких батарей очевидны. Прежде всего себестоимость составляющих элементов достаточно приемлемая. Аморфные батареи имеют лучшие по отношению с кристаллическими показатели мощности. Аморфные батареи имеют меньшую стоимость еще и потому, что для их производства требуется значительно меньше кремния, чем для изготовления кристаллических батарей.

Узнайте больше о самовозобновляемой и бесплатной энергии будущего. Солнечные батареи в действии.

Основные преимущества кристаллических аморфных батарей

Безусловно первым и основным преимуществом тонкопленочных аморфных модулей является их стоимость. Она намного ниже, чем у кристаллических батарей при том КПД, однако существуют и другие преимущества, которые являются решающими при выборе для потребителя. К основным преимуществам можно отнести:

  1. Если температура меняется на повышение, то солнечные аморфные батареи работают намного более эффективно. В яркий солнечный день аморфные батареи производят электрической энергии намного больше, чем кристаллические. При повышении температуры кристаллические батареи становятся значительно менее эффективными. Не секрет и тонкопленочные батареи теряют свою эффективность при нагреве, однако потери здесь существенно ниже. Например, при нагреве эффективность кристаллической батареи снижается на пятую часть.
Аморфные батареи второго поколения.
  1. Безусловный плюс аморфных батарей — это возможность вырабатывать электроэнергию даже при рассеянном освещении. Аморфные батареи продолжают функционировать даже тогда, когда кристаллические батареи просто становятся неэффективными. Даже при слабом освещении аморфные кремниевые элементы могут генерировать электроэнергию.
  2. Стоимость выработанной электроэнергии у аморфного кремния ниже.

Аморфные солнечные батареи сегодня развиваются максимально возможными темпами, инвесторы охотно вкладывают в эту энергетическую сферу все больше средств. Объемы производства значительно увеличиваются, а значит уменьшается стоимость конечной продукции. Также растет качество товара и его энергоэффективность.

В процессе производства аморфных панелей не является достаточно сложным технологическим процессом, вот почему отходов в процессе производства меньше. Кристаллические батареи между собой спаиваются, тогда как тонкопленочные модули производятся как готовые конструкции, причем формат их может быть самым разным.

Даже при рассеянном свете, то есть в пасмурную погоду потери по мощности у аморфных батарей существенно меньше. Кремниевые батареи, находящиеся в тени или загрязненные, теряют до четверти мощности. В пасмурную погоду эффективность аморфных батарей намного выше.

В чем недостатки тонкопленочных аморфных солнечных батарей

КПД у аморфных батарей все же в два раза ниже. Это является основным минусом в сравнении с кристаллическими модулями. Однако плюсов у аморфных батарей несравненно больше и недостаток КПД перекрывается с лихвой.

Тонкостенные аморфные солнечные модули: конструктивные особенности

В качестве подложки используется либо различные гибкие материалы, либо стекло. Подложка должна пропускать солнечные лучи. Использование в качестве основы гибких материалов позволяет аморфные батареи размещать на одежде или сумках, в условиях жаркого климата, на фасадах зданий. Батарея достаточно эффективна в облачную погоду. Время эксплуатации аморфных батарей такое же как и кристаллических. Однако технология производства совершенствуется. В общем выбирать безусловно потребителю.

Какие солнечные панели лучше: монокристаллические, поликристаллические или тонкопленочные

Один из важных факторов выбора модулей фотоэлектрической установки — тип фотоэлементов. От него во многом зависит выработка солнечной электростанции и срок ее службы. Наибольшее распространение сейчас получили три разновидности солнечных батарей:

Монокристаллические солнечные панели

Солнечные батареи этого типа в последнее время чаще всего устанавливают на крышах частных домов. Предпочтение им отдают в том числе из-за эстетичного внешнего вида — панели имеют однотонную поверхность матового темно-синего или черного цвета.

Монокристаллический модуль легко отличить по форме отдельных фотоэлектрических элементов: они выглядят как квадрат со срезанными углами. Стандартные панели составляются из 60 или 72 фотоячеек.

Название монокристаллические фотопанели получили от технологии изготовления. Каждая фотоячейка батареи состоит из одного кристалла кремния, сформированного с использованием метода Чохральского. В емкость с расплавом чистого кремния помещают затравочный кристалл этого же вещества. При вытягивании затравки вокруг нее застывает кремний из расплава, образуя большой монокристалл — слиток. После полного охлаждения его разрезают на тонкие пластины, из которых собирается фотоэлемент.

Благодаря тому, что фотоэлектрические элементы состоят из одного кристалла, они обладают высокой проводимостью. Поэтому монокристаллические панели — самый энергоэффективный тип солнечных батарей. Их коэффициент преобразования солнечной энергии обычно равен 17–22%. Максимальная эффективность позволяет добиться большой мощности фотомодуля при его компактных размерах.

Основной недостаток монокристаллических модулей — высокая стоимость, обусловленная сложностью процесса производства. В среднем они дороже поликристаллических фотопанелей на 0,05 доллара США в пересчете на ватт номинальной мощности.

Поликристаллические солнечные панели

Солнечные модули на основе поликристаллов кремния — отличный выбор при ограниченности бюджета. Отдельные фотоячейки не имеют срезанных углов, а их поверхность отличается неоднородным темно-синим цветом, который не всегда гармонично можно сочетать с окружающей обстановкой.

 

Поликристаллические фотоэлементы также изготавливаются из расплава кремния, в который погружается затравка. Но вместо вытягивания монокристалла производится охлаждение всего расплава. В результате формируется большой слиток, состоящий из множества кристаллов кремния, ориентированных в разных направлениях. Получившийся поликристалл также разрезается на пластины, из которых собираются фотопанели на 60 или 72 фотоэлемента.

Читайте также: Солнечные панели бывают разные: синие, зеленые, красные…

По фотоэлектрической ячейке, состоящей из отдельных кристаллов кремния, электронам проходить труднее, чем по монокристаллу. Из-за этого КПД поликристаллических панелей, как правило, составляет 15–17%.

Главное преимущество поликристаллических модулей перед монокристаллическими — более доступная цена. Именно она обеспечила высокую популярность батарей из поликристаллов в 2012–2016 годах.

Тонкопленочные солнечные панели

Тонкопленочные, или аморфные, солнечные батареи — новейшая разработка. Но это не лучший вариант для использования в традиционных домашних фотоэлектростанциях. А вот для изготовления солнечной черепицы или солнечных фасадов – оптимальное решение на сегодняшний день Для таких фотомодулей характерны равномерный темный цвет поверхности без ярко выраженных границ фотоячеек, легкость и зачастую гибкость.

 

Аморфные панели изготавливаются путем нанесения тонкого слоя фотоэлектрического материала на твердое основание. В качестве активного вещества применяются в том числе следующие материалы:

  • аморфный кремний;
  • теллурид кадмия;
  • селенид меди-индия-галлия;
  • диоксид титана.

Аморфные модули дешевле кристаллических и меньше теряют КПД при рассеянном свете и низкой освещенности. В то же время тонкопленочные панели характеризуются низкой эффективностью и более коротким сроком службы, чем кристаллические.

Обычный КПД для большинства серийных моделей лежит в пределах 10–13%. Но технология активно развивается. Всего несколько лет назад энергоэффективность тонкопленочных моделей не превышала 10%, а сейчас создаются экспериментальные фотоячейки с КПД 23,4%.

Тем не менее пока из-за низкой эффективности и недолговечности использование пленочных солнечных панелей в частных домохозяйствах нецелесообразно. Однако благодаря легкости установки и малой стоимости солнечные батареи этого типа находят широкое применение в промышленных фотоэлектрических системах, где экономия занимаемого пространства не играет важной роли.

Какие солнечные батареи выбрать

Для создания домашней фотоэлектрической установки лучше всего подходят монокристаллические и поликристаллические панели. Первые обеспечивают максимальный КПД, вторые дешевле. Впрочем, совершенствование технологий постепенно сближает поликристаллические и монокристаллические модули как по энергоэффективности, так и по стоимости.

Поэтому при выборе солнечных батарей нужно учитывать не только тип фотоэлектрических элементов, но и множество других факторов, в первую очередь конкретные характеристики, их соответствие условиям эксплуатации и качество изготовления фотопанелей. А также важно уделять внимание правильности выполнения монтажа.

Читайте также: Классы Tier солнечных батарей и качество оборудования для домашних СЭС

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Монокристаллические против поликристаллических солнечных панелей против аморфных | REDARC

Когда дело доходит до технологии солнечных элементов для солнечных панелей , в основном есть три типа, которые вы можете найти на рынке: аморфных против монокристаллических против поликристаллических солнечных панелей.

Здесь мы кратко объясним плюсы и минусы каждого из них, чтобы вы могли принять осознанное решение о том, какие панели использовать — моно, поли или аморфные.

Сравнение солнечных панелей: технология аморфных, монокристаллических и поликристаллических солнечных панелей

(источник: Идеи чистой энергии)

Поликристаллические солнечные панели

Поликристаллические ячейки обычно находятся в ребристых панелях.Они менее эффективны, чем монокристаллические солнечные элементы, и требуют большей площади поверхности для той же мощности.

Монокристаллические солнечные панели

Моноэлементы также встречаются в ребристых панелях. Они более эффективны, чем поликристаллические ячейки, и могут быть меньше по размеру при той же мощности.

Кристаллические панели должны быть как можно перпендикулярны солнцу для достижения наилучших характеристик. Кристаллические панели не работают так же хорошо при частичном затемнении (по сравнению с аморфными ячейками), и они постепенно теряют небольшой процент выходной мощности при повышении температуры выше 25 ° C.

Вы можете найти более подробное сравнение моно и поли солнечной панели здесь.

Аморфные солнечные панели

Итак, это кратко описывает монокристаллические и поликристаллические солнечные панели. Теперь об аморфном. Аморфные ячейки предлагают более высокую эффективность, чем два других. Сегодня они являются вашими наиболее эффективными ячейками на рынке, хотя они требуют вдвое большей площади поверхности для той же выходной мощности, чем монокристаллическое одеяло или панель.Однако они более гибкие и лучше переносят более высокие температуры.

Аморфные элементы состоят из тонкого слоя кремния, который делает солнечные панели более гибкими и, следовательно, легкими.

Аморфные ячейки могут выдерживать более высокие температуры без снижения производительности по сравнению с поли- или монокристаллическими ячейками.

Аморфные ячейки лучше работают в условиях низкой освещенности по сравнению даже с самыми эффективными монокристаллическими панелями.Это связано с тем, что они могут поглощать более широкую полосу спектра видимого света благодаря технологии одноколонных элементов с тройным переходом.

Итак, это был наш краткий обзор аморфных, монокристаллических и поликристаллических солнечных панелей. Ознакомьтесь с нашим более подробным научным объяснением различных типов солнечных панелей или перейдите на страницу нашего FAQ по солнечной энергии для получения более подробной информации. Вы также можете просмотреть солнечные одеяла REDARC и солнечные панели 4WD онлайн.

жизнь солнечной панели

Довольно часто нас спрашивают о преимуществах монокристаллических панелей и поликристаллических солнечных модулей перед их аморфными тонкопленочными аналогами; особенно в домашних системах подключения к солнечной электросети и как они влияют на срок службы солнечной панели.

Во всех наших пакетах для подключения к электросети мы используем только поли- или монокристаллические панели хорошего качества (за исключением особых обстоятельств) по следующим причинам:

Требуется меньше места на крыше

Моно- и поликристаллические модули требуют гораздо меньшей площади поверхности / крыши, а пространство на крыше является очень ценным недвижимым имуществом, когда речь идет о производстве электроэнергии, связанной с солнечной энергией.Теперь у вас может быть достаточно места на крыше, чтобы украсить ее тонкопленочными панелями; а как быть позже, если вы захотите обновить? Мы видели случаи, когда владельцам домов приходилось демонтировать все свои тонкопленочные панели и продавать их в убыток, чтобы увеличить размер своей солнечной энергосистемы.

В будущем солнечная энергия также может сыграть огромную роль в личном транспорте — например, в подзарядке электромобилей.

Поскольку мир быстро движется к возобновляемым источникам энергии, мы предвидим время в недалеком будущем, когда будет использоваться тип солнечной батареи; в частности, возможность масштабирования также будет влиять на стоимость дома.

Не стоит недооценивать ценность своей северной крыши — поли- и моно-солнечные панели — лучший выбор, даже только в этом отношении.

Простота установки

Некоторым аморфным тонкопленочным панелям на самом деле требуется больше монтажных направляющих, и их установка занимает больше времени; прибавив к общей стоимости системы

Воплощенная энергия

Хотя тонкая пленка обеспечивает более низкий уровень вложенной энергии на панель, тот факт, что требуется больше панелей, несколько сводит на нет этот аспект, особенно с учетом иногда необходимых дополнительных монтажных рельсов.Под воплощенной энергией понимается количество энергии, необходимое для производства и поставки продукта.

Прочие экологические проблемы

В некоторых тонкопленочных солнечных изделиях используется теллурид кадмия (CdTe). Кадмий — тяжелый металл, который накапливается в тканях растений и животных. Кадмий является «вероятным канцерогеном» для людей и животных. Хотя теллурид кадмия не представляет угрозы, пока панель находится в эксплуатации, утилизация этих токсичных отходов, когда продукт достигает конца своего срока службы, требует больших затрат, и в настоящее время в Австралии нет подходящих объектов

Общие характеристики

Мы заметили, что некоторые компании используют отчеты и впечатляющие графики эффективности, чтобы показать, что аморфные тонкие пленки превосходят их.В большинстве случаев, как мы видели, данные относятся к концу 1990-х годов. Ей больше 20 лет! Как и любая технология, солнечная энергия быстро развивалась, и это включает в себя производительность поликристаллических и монокристаллических панелей.

В большинстве условий Австралии мы настоятельно рекомендуем поли / монокристаллические панели; единственными исключениями являются крайний север Квинсленда и северные территории, где аморфная тонкая пленка может иметь некоторые преимущества в производительности в самые жаркие времена года и с учетом количества солнечной радиации в этих областях (отдельная проблема для отопления.).

Долговечность: срок службы элемента солнечной панели

Тонкая пленка — все еще относительно новая технология, тогда как моно- и поли-панели существуют уже несколько десятилетий. Некоторые установки монокристаллических панелей в 1970-х годах до сих пор вырабатывают электроэнергию. Монокристалл выдержал даже суровые космические путешествия! Аморфная тонкая пленка еще не проявила себя в суровых условиях в течение длительного периода времени. Если для вас важен срок службы солнечной панели, то это фактор, который следует учитывать.

Плоская пластина и закаленное стекло

Во многих пакетах для подключения к сетке, где используется тонкая пленка, панели имеют покрытие из листового стекла. Это невероятно уступает закаленному стеклу как с точки зрения безопасности, так и с точки зрения долговечности. Тип стекла, используемого в панели, очень важен. Просто не стоит сокращать расходы за счет снижения качества материалов. Мы опубликовали целую статью именно на эту тему — плита против закаленного стекла.

Завышенные требования к допуску на затенение

Простой факт в том, что ни одна панель не является теневыносливой в какой-либо степени, и просто не имеет смысла устанавливать дорогую солнечную энергетическую систему в области, которая испытывает много тени, поскольку производительность системы будет чрезвычайно высокой. низкий.

Сравнение яблок и яблок в сетке подключения

В дополнение к вышеупомянутым пунктам, если вы хотите купить систему подключения к солнечной электросети, убедитесь, что вы сравниваете аналогичные системы с точки зрения цены — что вы получаете за свои деньги. Разница между системой на 1 кВт и системой на 1,3 кВт может показаться незначительной, но разница в выходной мощности огромна; примерно 33%.

Дополнение к вашей системе в будущем

Как уже упоминалось, панели, которые мы используем, являются одними из лучших в солнечной промышленности — проверены, долговечны, производятся в больших количествах и будут доступны еще долгие годы.Если в будущем вы захотите расширить свою систему или по какой-либо причине вам потребуется заменить панель, недостатка в получении этих продуктов не будет. Многие производители действительно выпускают очень похожие по размерам панели. Следовательно, это означает, что вы не привязаны к одному конкретному производителю, но у вас есть выбор.

В случае тонких пленок такой гарантии нет, поскольку эти панели производятся в гораздо меньших количествах меньшим числом производителей. Вы можете обнаружить, что застряли на старых технологиях, которые не могут быть легко обновлены.

Итак, почему мы продаем тонкопленочные панели?

В

Energy Matters есть тонкопленочные солнечные панели, и все они хорошего качества. Как уже упоминалось, мы рекомендуем аморфную тонкую пленку для Северного Квинсленда и для Северной территории. Гибкие тонкопленочные панели также очень хорошо подходят для изогнутых конструкций, где установка плоских панелей нецелесообразна. Тонкая пленка также желательна для некоторых автономных и мобильных приложений, поскольку они легкие. Наконец, мы также продаем их, потому что они нужны нашим клиентам.Тем не менее, когда люди интересуются, мы указываем на преимущества монокристаллов.

Сейчас существует большая конкуренция между поставщиками систем подключения к сети, учитывая щедрые правительственные скидки на солнечную энергию и снижение цен на солнечную технологию. Очень важно, чтобы потребители присматривались и проверяли маркетинг систем на фактических фактах, стоящих за любым конкретным типом компонентов, прежде чем принимать решение о покупке. Не бойтесь задавать вопросы. В конце концов, это значительные вложения и решение, с которым вам придется жить очень долго!

Не знаете, как подключить солнечную энергию к сети? Свяжитесь с одним из наших дружелюбных экспертов, чтобы получить бесплатную и необязательную консультацию, адаптированную к вашим конкретным потребностям, по телефону 1800 EMATTERS (1800 362 883) или по электронной почте.

Связанные — Советы по покупке солнечных панелей

Солнечные элементы из аморфного кремния по-прежнему являются нишевым рынком — журнал PV International

журнал PV: В « Solar Cells and Modules », недавно опубликованном Springer, вы посвящаете длинную главу солнечным элементам из аморфного кремния, а именно: в значительной степени все еще является нишевой технологией, зарезервированной для конкретных приложений. Почему эта технология не была применена в фотоэлектрических массивах на крыше?

Арвинд Шах: Основная проблема этой технологии — низкая эффективность преобразования, которая была достигнута до сих пор.В промышленных масштабах с одним переходом была достигнута только около 7% стабилизации модуля. На крыше пространство ограничено. Поэтому предпочтительны солнечные модули из кристаллического кремния на основе пластин с коммерческой эффективностью более 20%.

Слои гидрогенизированного аморфного кремния используются для производства высокоэффективных солнечных элементов с гетеропереходом, но когда они используются для солнечных элементов из аморфного кремния, их эффективность составляет всего 7%. Разве эта низкая эффективность недостаточно сбалансирована более низкими производственными затратами и упрощенными производственными процессами?

Потенциально стоимость производства солнечных панелей из аморфного кремния действительно может быть ниже, чем у солнечных модулей на основе кристаллического кремния.Но это произойдет только тогда, когда будут достигнуты достаточно высокие объемы производства. Следует отметить тот факт, что основными факторами, влияющими на стоимость производства любого солнечного модуля, являются стоимость электроэнергии и инвестиционные затраты. Теперь, примерно в 2011 году, когда китайские производители захватили рынок фотоэлектрической солнечной энергии, они делали это, основываясь на чрезвычайно низких ценах на электроэнергию, недоступных больше нигде в мире, и беспроцентных займах от своего правительства. Неудивительно, что они смогли продавать солнечные модули по ценам, недоступным нигде в мире.

Профессор Шах специализируется на электронике в Федеральной политехнической школе Лозанны.

Изображение: Бриджит Шах, Wikimedia Commons

С технологическими улучшениями и сокращением затрат, какой эффективности может быть достигнута в будущем? Какова максимальная теоретическая эффективность этих ячеек?

Мой собственный институт PV Lab Neuchâtel, основанный мной в 1984 году, в 2011 году работал в тесном сотрудничестве с компанией Oerlikon Solar.Последний достиг эффективности модуля около 12% для модулей большой площади, хотя и с гораздо более сложной структурой, называемой структурой микроморфа, включающей как аморфный кремний, так и микрокристаллический кремний. Oerlikon Solar была не производителем модулей, а поставщиком оборудования для производства модулей. Компании, которые производили модули с оборудованием от Oerlikon Solar, изначально имели небольшой объем, следовательно, относительно высокие производственные затраты. Эти компании не смогли конкурировать на мировом рынке с кристаллическим кремнием, движущимся быстрее, чем ожидалось, и все они были вынуждены прекратить свою деятельность в течение нескольких лет.Что касается максимальной теоретической эффективности, которую могут достичь эти ячейки, это очень сложный вопрос. Ответ зависит от ваших предположений. Если вы сделаете реалистичные предположения, предел, которого вы можете достичь, составляет около 16% для ячейки с тройным переходом. Для такой ячейки производственные затраты могут быть низкими, если вы найдете способ снизить стоимость оборудования и повысить скорость осаждения микрокристаллического слоя, что является реальной проблемой.

Аморфные солнечные элементы имеют большие проблемы со стабильностью и страдают от «эффекта Стаблера – Вронски» (SWE), который состоит из особой формы деградации под действием света.Есть ли здесь возможности для улучшения?

Изображение: Annjali Shah, Dji-Illustration (любезно предоставлено Springer)

Нет. В период с 1980 по 2000 год предпринимались многочисленные попытки улучшить стабильность аморфного кремния с помощью более чистых газов путем изменения параметров осаждения. , избегая / уменьшая включение кислорода, железа и других посторонних атомов в слой аморфного кремния, или используя совершенно другой процесс осаждения. Ни один из этих подходов не увенчался успехом.

Чем аморфные солнечные элементы по сравнению с перовскитными солнечными элементами с точки зрения нестабильности?

Верно, что оба типа ячеек страдают от проблем со стабильностью. Однако есть важные отличия. Солнечные элементы из аморфного кремния демонстрируют начальную деградацию, и их эффективность стабилизируется примерно через два года нормального воздействия солнечного света. Более того, снижение эффективности, наблюдаемое в аморфном кремнии, полностью обратимо — исходное состояние может быть восстановлено путем отжига при температуре около 200 C.Более того, нестабильность, наблюдаемая в солнечных элементах из аморфного кремния, зависит от их рабочей температуры — если последняя высокая, скажем, около 70 ° C, как это обычно встречается в тропических странах, деградация будет гораздо менее выраженной. Наконец, разложение аморфного кремния — это чисто физический процесс, никаких химических изменений не происходит. В отличие от этого, мы наблюдаем для перовскитных солнечных элементов, что процесс их деградации, однажды инициированный, по-видимому, продолжается до тех пор, пока элемент не будет полностью разрушен.Кроме того, только часть процессов деградации, наблюдаемых в современных перовскитных ячейках при длительной эксплуатации, является обратимой; деградация здесь также зависит от рабочей температуры, но она ускоряется, а не снижается при более высоких рабочих температурах. Наконец, в перовскитных ячейках явление необратимой деградации связано с химическими изменениями.

В своей книге вы объясняете, что у аморфного кремния нет реальной запрещенной зоны. Вы можете объяснить, что это значит?

Да, я могу это объяснить, но для точного объяснения потребуются концепции из физики твердого тела, которые читатели, как правило, не могут понять.Поэтому я попытаюсь дать здесь интуитивное и приблизительное объяснение. В кристаллических полупроводниках существует четкая запрещенная зона между верхним краем валентной зоны и нижним краем зоны проводимости. В этой запрещенной зоне электронных состояний практически нет. В аморфных полупроводниках, таких как аморфный кремний, то, что раньше было реальной запрещенной зоной, теперь является областью, заполненной электронными состояниями, такими как состояния запрещенной зоны, из-за аморфной, хаотической природы материала и состояниями средней запрещенной зоны из-за оборванных связей или разорванных связей. .Следовательно, в аморфном кремнии нет реальной запрещенной зоны.

В отличие от других солнечных элементов, аморфные кремниевые элементы имеют структуру «p-i-n». Как эта структура влияет на их поведение и производительность?

Структура «p-i-n», используемая для солнечных элементов из аморфного кремния, состоит в основном из внутреннего слоя. Этот слой занимает более 90% всего солнечного элемента, в то время как легированные слои — p- и n-слои — составляют менее 10% элемента. Собственные аморфные слои имеют гораздо лучшее качество, чем легированные.Кроме того, внутри всего i-го слоя p-i-n структуры существует внутреннее электрическое поле — поле, которое помогает транспортировать и собирать носители. Все это способствует получению для солнечных элементов из аморфного кремния разумной эффективности около 9-10% на уровне элементов, тогда как с традиционной pn-структурой, как и те, которые используются во всех других типах солнечных элементов, нельзя получить больше, чем 1%, в случае аморфного кремния.

Процесс осаждения при производстве этих элементов осуществляется в основном путем плазменного химического осаждения из паровой фазы (PECVD).Останется ли этот процесс единственным вариантом для разработчиков технологий в будущем?

Да. Были опробованы многие другие процессы осаждения. Ни один другой процесс не дал таких хороших результатов, как результаты, полученные с помощью PECVD. В какой-то момент, в начале 2000-х годов, были большие надежды на наплавку горячей проволокой. Но этот процесс не дает преимущества, хотя в настоящее время он, тем не менее, используется некоторыми компаниями для изготовления ячеек с гетеропереходом.

Какие улучшения необходимы в производственных процессах, чтобы открыть больше коммерческих возможностей для этой технологии? Насколько большой может стать эта ниша?

Лично я здесь улучшений не вижу.В начале 2000-х годов японские и европейские исследователи очень старались найти новые альтернативные материалы для включения в многопереходные тонкопленочные кремниевые элементы, такие как кремний-германиевые сплавы и специальные сложные формы кремний-углеродных сплавов. Никаких жизнеспособных вариантов найти не удалось.

Исключаете ли вы возможность того, что элементы и панели из аморфного кремния могут быть использованы в будущем для крышных или автономных приложений?

Нет, принципиально я не исключаю такой возможности.Однако я очень сомневаюсь, что сегодня кто-то будет вкладывать большие средства в эту технологию. Я приведу вам несколько примеров, где аморфные кремниевые ячейки и панели были бы идеальным выбором: окна с выбранной степенью прозрачности, теплицы. Аморфный кремний также будет по-прежнему использоваться для поглотителей энергии (Интернет вещей, часы) из-за его высокой эффективности в домашних условиях и легкости формирования рисунка. Наконец, большая часть ноу-хау, разработанных для аморфного кремния, в настоящее время позволила создать ценные и рентабельные производственные процессы для кремниевых солнечных элементов с гетеропереходом.Мой преемник, профессор Баллиф, который возглавил фотоэлектрическую лабораторию в 2005 году, теперь сосредоточен на разработке «солнечного модуля будущего» на период с 2030 по 2040 год. Модуль, основанный на нижнем элементе кристаллического кремния с гетеропереходом и перовскитовая верхняя ячейка. Цель состоит в том, чтобы достичь КПД коммерческих модулей 30% при цене на модули значительно ниже 0,30 евро за ватт. В этих модулях аморфные интерфейсные слои будут ключевым фактором. Эти модули станут основой возрождения европейской фотоэлектрической промышленности.

В другом интервью этой серии профессор Шах рассказал журналу pv о будущем фотоэлектрических модулей с гетеропереходом. « Солнечные элементы и модули », опубликованный Springer, был написан Шахом и соавтором Сильвер Леу. В книгу вошли другие работы Кристофа Баллифа, Адината Фунде, Детлефа Зонтага, Алессандро Ромео, Алессандро Виртуани, Мауро Праветтони, Урса Мантвайлера и Стефана Новака.

Этот контент защищен авторским правом и не может быть использован повторно.Если вы хотите сотрудничать с нами и хотели бы повторно использовать часть нашего контента, свяжитесь с нами: [email protected]

аморфные солнечные панели: Аморфные солнечные панели: с развитием технологий их однажды можно будет интегрировать в предметы одежды

Что такое солнечные панели?
Солнечные панели, содержащие фотоэлектрические (PV) элементы, позволяют поглощать солнечную энергию и преобразовывать ее в электроэнергию для использования в различных приложениях. Эффект PV — это принцип преобразования солнечной энергии в электрическую.В качестве полупроводника кремний может использоваться в кристаллической форме или в форме тонкой пленки для преобразования солнечной энергии в электрическую.

Что такое аморфные солнечные панели?
Аморфные солнечные панели — это один из трех типов солнечных панелей, которые могут вырабатывать электроэнергию из солнечной энергии, два других — монокристаллические солнечные панели и поликристаллические солнечные панели.


В то время как два других типа используют кристаллические кремниевые элементы для заполнения солнечной панели, аморфные солнечные панели используют тонкопленочные кремниевые элементы для поглощения солнечной энергии и преобразования ее в электрическую.

Строительство аморфных солнечных панелей?
Конструкция солнечной панели из аморфного кремния (также известной как тонкопленочные солнечные панели) включает нанесение тонкого слоя или слоев фотоэлектрического кремния на подходящую подложку, такую ​​как пластик, нержавеющая сталь или стекло. Как следует из названия, панели из аморфного кремния не используют кристаллизованный кремний и не состоят из какого-либо структурированного слоя, а построены из бесформенных кремниевых материалов.

Применения аморфных солнечных панелей?
Солнечные панели из тонкой пленки или аморфного кремния полезны для приложений с низким энергопотреблением, таких как карманные калькуляторы и часы.Однако с помощью более новой технологии, предполагающей наложение нескольких слоев друг на друга, возможно получение более высокой мощности.

Преимущества

  • Панели из аморфного кремния дешевле в изготовлении, поскольку они используют только часть кремния, необходимого для других типов.
  • Основа этих панелей состоит из доступных и более дешевых материалов, таких как пластик, стекло и нержавеющая сталь.
  • Они легкие и их можно обернуть вокруг изогнутых поверхностей.
  • Они универсальны, так как могут работать в условиях низкой освещенности.
  • У них есть потенциал для инновационного использования. Например, благодаря технологическим достижениям, когда-нибудь в будущем они могут быть интегрированы даже в предметы одежды.
  • Они все еще находятся на ранней стадии разработки, но демонстрируют многообещающие возможности благодаря своей гибкости и низкой стоимости производства.

Хотя у тонкопленочных кремниевых солнечных панелей есть много преимуществ, они действительно создают проблемы, такие как более низкая эффективность, более короткий срок службы и необходимость большей площади поверхности для выработки того же количества энергии, которое вырабатывается моно- или поликристаллическими кремниевыми панелями.

Обратитесь к ведущим ближайшим к вам дилерам, занимающимся солнечными панелями, и получите бесплатные расценки

(Единый пункт назначения для MSME, ET RISE предоставляет новости, обзоры и анализ по GST, экспорту, финансированию, политике и управлению малым бизнесом.)

Загрузите приложение The Economic Times News, чтобы получать ежедневные обновления рынка и новости бизнеса в реальном времени.

Лучшая технология для вашего приложения

Вы создаете новый продукт и обдумываете различные детали.Власть — это не просто часть головоломки, которую вам нужно собрать. Это самая важная часть.

Уже в эпоху цифровых технологий компании ищут новые и уникальные способы создания продуктов, которые повышают ценность, улучшают качество обслуживания клиентов и имеют смысл для бизнеса.

Очень часто электроснабжение отсутствует, и изделиям приходится работать автономно и работать день за днем ​​независимо от условий.

При поиске решений этих проблем с возобновляемыми источниками энергии солнечная энергия почти всегда находится в верхней части списка.

Рынок солнечной энергии огромен и чрезвычайно конкурентен: компании, которые растут и падают каждый божий день.

Пара простых поисковых запросов в Google может привести вас к тысячам различных сверхдешевых готовых решений, но при более тщательном рассмотрении эти решения редко когда-либо удовлетворяют конкретным потребностям вашего бизнеса.

PowerFilm не ограничивается продвижением небольшого набора продуктов или даже одной технологии.

Мы предлагаем широкий ассортимент растворов аморфного кремния и кристаллического кремния.

Если одна из наших стандартных конфигураций не подходит для вас, не беда!

Индивидуальные решения — это наша цель, и мы стремимся создать наилучшую возможную панель, выбрав идеальный контроллер заряда, инкапсуляцию и подложку, которые лучше всего подходят для вашего приложения, конкретного варианта использования и операционной среды.

Наша цель — выслушать ваши конкретные требования и предложить лучшее решение.

Прежде чем рекомендовать солнечную технологию, которая лучше всего подходит для ваших нужд, давайте рассмотрим ключевые преимущества аморфных, а также кристаллических:

Аморфные преимущества:

Прочность

  • Аморфный кремний по своей природе более устойчив к дефектам, чем кристаллический.(Насколько прочен тонкопленочный аморфный кремниевый солнечный материал? (Посмотрите этот тест на чрезвычайную долговечность, в котором мы проткнули одну из наших панелей.) Следовательно, если вы повредите часть, это не окажет большого влияния на общую выходную мощность. И наоборот, кристаллический панели гораздо более хрупкие, и при грубом обращении выйдет из строя вся панель.

Мобильность

  • В зависимости от конструкции панели можно легко свернуть или сложить для хранения и транспортировки.Складные солнечные панели можно развернуть и хранить за секунды, что означает более быструю установку и демонтаж. Сворачиваемые солнечные панели на 100% водонепроницаемы и имеют степень защиты IP67, что делает их идеальным легким решением для любой морской среды.

Вес

  • Amorphous — одна из самых легких солнечных технологий на рынке сегодня. Когда вы несете основной источник энергии на спине, вес имеет первостепенное значение. Технология аморфного кремния тонкая как бумага, что делает ее сверхлегкой по сравнению с другими солнечными технологиями.

Гибкость

  • Хотите интегрировать солнечный материал в свой продукт? Amorphous легко сочетается с простыми изгибами любого продукта, и вместо того, чтобы отвлекать от задуманного дизайна, интеграция солнечной энергии улучшает общую эстетику.

Настройка

  • Используя наш процесс рулон-рулон, мы полностью контролируем размер, форму, напряжение, ток и мощность (особенно по сравнению с кристаллическими, где настройка панелей меньшего размера затруднена).Выслушав потребности вашего конкретного приложения, мы можем создать индивидуальное решение, идеально подходящее для вас.

Точность

  • Amorphous — лучшая солнечная технология для работы в условиях низкой или плохой освещенности. Аморфный свет по своей природе более устойчив к теням, чем другие солнечные технологии, представленные на рынке. Кроме того, аморфный свет лучше работает на менее чем идеальном солнце, «включается раньше днем ​​и остается на более позднем этапе».

Внутреннее исполнение

  • Доступна специальная версия нашего аморфного материала, оптимизированная для внутренних источников света.Аморфный материал обладает лучшими характеристиками в помещении по сравнению с кристаллическим (в одном тесте мы провели исследование, в котором аморфный материал превзошел кристаллический в 4 раза), и мы постоянно предпринимаем дополнительные шаги, чтобы сделать материал в помещении еще лучше.

Что делать, если после изучения преимуществ аморфных технологий по сравнению с другими технологиями вы ищете что-то еще?

Что делать, если вес, портативность и гибкость не являются жизненно важными для вашего конкретного приложения?

Не волнуйтесь, у нас есть другие варианты.

Мы понимаем, что аморфный кремний — не всегда лучшее решение.

Текущие кристаллические продукты на рынке дешевы, неэффективны и часто выходят из строя. PowerFilm теперь предлагает превосходные кристаллические солнечные панели для конкретных случаев использования.

Кристаллические преимущества:

Цена

  • Если вас беспокоит стоимость, кристаллические растворы могут быть вдвое дешевле за ватт (по сравнению с аморфными).Быстрый поиск в Google вернет результаты по сотням различных недорогих кристаллических солнечных панелей, но чаще всего вы получаете то, за что платите. Наши кристаллические растворы менее дороги, чем наши аморфные растворы, и могут идеально подходить для конкретных приложений. Мы поставляем только кристаллические ячейки высочайшего качества, организуем панели с использованием целых ячеек, а не разрезанных ячеек, используем лучшее ламинирование и подложку для вашей конкретной операционной среды и настраиваем встроенный индивидуальный контроллер заряда для вывода точного количества энергии, которое вам нужно.

Значение

  • Другие кристаллические растворы, представленные на рынке, подходят всем под одну гребенку. Единственная проблема заключается в том, что, хотя эти панели недорогие, они не адаптированы к вашему конкретному варианту использования и не соответствуют вашим потребностям. Мы можем настроить подложку, ламинирование и встроенные контроллеры заряда. Не беспокойтесь о том, чтобы найти конкретный контроллер заряда и определить, где его разместить. Мы интегрировали контроллер заряда в солнечную панель, чтобы вы получали необходимую мощность, душевное спокойствие и на один элемент меньше, чем нужно было проектировать и использовать.

КПД

  • Часто так называемые «высокоэффективные» кристаллические солнечные панели — это еще не все, что они представляют. Многие из них производятся с использованием разрезанных ячеек (для создания напряжения, но разрезание ячеек создает множество различных проблем. Узнайте больше о преимуществах целых ячеек по сравнению с разрезанными ячейками). Кроме того, многие панели производятся и никогда не тестируются, чтобы гарантировать отсутствие дефектов. . PowerFilm использует только элементы SunPower высочайшего качества, что обеспечивает высокую эффективность и надежность солнечных батарей.

Вы рассмотрели основные различия между аморфным кремнием и кристаллическим кремнием. Вы узнали, что не все кристаллические солнечные панели созданы равными, и теперь вам нужно решить, какой производитель солнечных батарей вам подходит.

Принимая это важное решение, учитывайте следующее:

PowerFilm Преимущества:

Не ограничивается одной технологией

  • PowerFilm имеет большой опыт работы с солнечными технологиями, включая аморфный кремний, кристаллический кремний и арсенид галлия.Мы выслушаем ваши конкретные потребности в электропитании, конструктивные ограничения и операционную среду, предложив решение, которое подойдет вам лучше всего.

Разработка комплексных индивидуальных решений

Скорость вывода на рынок

Компания на 100% находится в США

  • Объект, расположенный исключительно в Соединенных Штатах, позволяет полностью контролировать все этапы проектирования, разработки и высококачественного производственного процесса.Кроме того, наша команда быстро и профессионально примет ваш звонок или ответит на ваше электронное письмо, чтобы вы могли меньше времени тратить на телефонные разговоры и больше — на свои дела.

Запись

  • Солнечная промышленность невероятно нестабильна, компании растут и падают каждый день. Имея более чем тридцатилетний опыт работы в бизнесе, мы обладаем опытом и знаниями, чтобы помочь вам на каждом этапе пути к вашему продукту.

Мощность — важный фактор при представлении любого нового электронного продукта.Еще важнее выбрать лучшего партнера для работы. Солнечная энергия процветает, и сейчас есть больше возможностей, чем когда-либо прежде.

PowerFilm не ограничивается предложением одного продукта или даже одной технологии. Мы сосредоточены на разработке решения, которое идеально подходит для вас, с использованием любой технологии, которая лучше всего подходит для вашего приложения.

Мы будем рады помочь вам в разработке и продвижении вашего следующего продукта.

Хотите узнать больше о том, как мы можем создать для вас комплексное энергетическое решение? Свяжитесь с нами, и давайте начнем разговор сегодня.

Солнечные элементы из аморфного кремния — обзор

3.1 Аморфный кремний

Солнечные элементы из аморфного кремния коммерчески доступны и могут производиться на различных подложках, от стекла до гибкой тонкой фольги. Ячейки построены в конфигурациях p-i-n или n-i-p, где p и n представляют собой тонкие легированные (аморфные или нанокристаллические) слои, а абсорбирующий слой представляет собой собственный нелегированный слой. Ячейки намеренно делаются тонкими (толщиной <300 нм), чтобы область пространственного заряда проходила через весь поглотитель (i-слой).Очень малая толщина возможна, потому что аморфный кремний имеет более сильное поглощение света, чем кристаллический Si (прямая запрещенная зона), и были разработаны схемы захвата света для увеличения оптического поглощения.

Полупроводниковые свойства этого материала были обнаружены при получении пленок путем плазменного осаждения из газовой фазы силана (SiH 4 ). Было установлено, что в оптических и электрических свойствах в пленке преобладает примерно 10 атомных% (ат.%) Водорода.Также было обнаружено, что материал может быть легированным n-типом (обычно фосфором) и p-типом (обычно бором), что делает этот материал очень похожим на кристаллический полупроводник. До этого велись споры о том, можно ли в принципе легировать аморфные полупроводники. Некоторые утверждали, что гибкость аморфной сетки предотвратит включение трехвалентных акцепторных или пятивалентных донорных атомов в четырехвалентную сетку Si, которая необходима для создания дополнительных электронов проводимости или дырок.Легирование изменяет удельное сопротивление аморфного кремния более чем на семь и шесть порядков для легирования n- и p-типа соответственно.

Пленки негидрированного аморфного кремния также могут быть получены, например, путем испарения кремния на подложку при температуре ниже 400 ° C. Однако такие пленки очень дефектны и обладают высокой проводимостью. Принято считать, что качество таких пленок низкое, поскольку очень высокая плотность (> 10 20 / см 3 ) кремниевых «оборванных связей» действует как дефект.При гидрировании их плотность на порядки меньше (10 15 –10 17 см –3 ). Собственный гидрогенизированный аморфный кремний приборного качества (a-Si: H) имеет следующие свойства: ширина запрещенной зоны 1,6–1,8 эВ; темновая проводимость 10 −9 –10 −12 Ом · см; и фотопроводимость при интенсивности одного солнечного света 10 −5 −10 −6 Ом · см. Энергия активации проводимости составляет от 0,65 до 0,9 эВ.

Аморфный кремний разлагается под действием света.В солнечном элементе все три параметра — V OC , FF и J SC — могут изменяться и обычно уменьшаются при освещении. В собственных слоях деградация влияет на фотопроводимость (которая уменьшается) и плотность средней щели D o , которая увеличивается. Свойства индуцированного светом дефекта D o (например, его сигнал парамагнитного спинового резонанса) практически неотличимы от свойств исходного дефекта D o , обнаруженного в отожженном состоянии в гораздо более низких концентрациях.К счастью, деградация, по-видимому, прекращается и стабилизируется. Точные скорости разложения зависят от свойств материала и условий (температуры и интенсивности света), используемых для пропитывания света. Отжиг (5–150 мин при 150–180 ° C) по существу восстанавливает пропитанный светом материал (или ячейку) в исходное состояние. При интенсивном свете в 1 солнце большая часть деградации будет происходить в течение нескольких десятков или сотен часов. Этот эффект получил название механизма Стаблера – Вронского.

Понятно, что эффект, хотя и зависит от наличия примесей, присущ системе аморфный кремний — (или германий -) водородный сплав.Не существует надежной схемы смягчения последствий, позволяющей избежать деградации высококачественного a-Si: H, но детали подготовки материалов могут заметно повлиять на количество свойств материала или наблюдаемую деградацию солнечных элементов. Из-за внутренней природы эффекта обычно исследуют стабилизированные материалы и характеристики или эффективность солнечных элементов.

В прошлом дефект оборванных облигаций со средней ценой разрыва использовался в качестве надежного индикатора качества. В частности, были созданы модели, которые коррелировали такую ​​плотность дефектов с коэффициентами заполнения солнечных элементов и фотопроводящими свойствами слоя.Однако тщательная количественная работа позже показала, что коэффициент заполнения солнечного элемента или фотопроводимость (ФП) внутреннего слоя не контролируются простым, единым и понятным механизмом. В прошлом предполагалось, что это порождение дефектов D o . Было подтверждено, что кинетика, с которой наблюдаемые величины, такие как D o , ПК или FF ячейки, изменяются после выдержки света или отжига, демонстрируют различия, и отсутствует количественная корреляция между поколением D o и Потери PC и FF, но лучшая корреляция между PC и FF.Такие результаты могут объяснить, почему материалы с более низкой плотностью стабилизированного D o не привели к улучшенным характеристикам стабилизированного солнечного элемента.

Кроме того, поведение деградации и отжига в большинстве случаев можно разделить на два механизма: быстрый (низкотемпературный отжиг) и медленный (ниже 80 ° C без отжига) механизмы. Любая всеобъемлющая модель Стаблера – Вронски должна учитывать оба механизма, которые кажутся взаимосвязанными. Влияние двух механизмов на деградацию и отжиг достаточно велико, чтобы повлиять на выходную мощность модулей на основе a-Si: H на ± 10%.Интерес к уменьшению деградации Staebler-Wronski остается высоким, потому что если бы было возможно поддерживать сегодняшние характеристики солнечных элементов в более отожженном состоянии, то, вероятно, стали бы реальностью многопереходные элементы с эффективностью 16% и коммерческие модули с эффективностью 10%. Однако все данные свидетельствуют о том, что деградация присуща a-Si: H и родственным сплавам.

Преобладающие механизмы, предложенные в литературе, предполагают слабые связи Si – Si и слабосвязанный водород в материале как причину нестабильности.Экспериментально нестабильность не зависит систематически от содержания водорода в материале или от того, насколько прочно водород связан. Фактически, некоторые из более стабильных (дейтерированный и высокое разбавление водородом, более низкая температура подложки) рецептуры солнечных элементов были получены с использованием материалов, которые содержат большее количество слабосвязанного водорода.

Технология солнечных элементов на основе аморфного кремния позволила реализовать первые недорогие коммерческие солнечные элементы с многопереходной запрещенной зоной. Чтобы сделать клетки более чувствительными к красному свету, a-Si: H легирован германием (Ge).Особенно при содержании Ge> 50 ат.% (Что соответствует ширине запрещенной зоны <1,45 эВ) характеристики солнечного элемента значительно снижаются. Правдоподобным объяснением этого явления является уменьшение сбора носителей из-за более низкой подвижности носителей или более высоких потерь рекомбинации. Этот уменьшенный сбор носителей смягчается за счет того, что ячейки с узкой запрещенной зоной становятся очень тонкими (150 нм или меньше) и за счет изменения содержания Ge во внутренних слоях, так что наибольшее содержание Ge находится вблизи p-i-границы перехода.Использование легирования Ge для многозонных ячеек повысило стабилизированные характеристики устройства (например, примерно на 1 точку абсолютной эффективности, когда ячейка a-Si: H / a-Si: H и a-Si: H / a-Si 0,5 Ge 0,5 : сравниваются ячейки H). Однако легирование Ge улучшило характеристики ячейки меньше, чем ожидалось из-за уменьшения ширины запрещенной зоны из-за ухудшения электронных свойств из-за легирования Ge и значительной световой деградации таких сплавов, которую можно компенсировать только за счет использования очень тонкой Ge- ступенчатая структура ячеек с узкой запрещенной зоной.Были предприняты попытки использовать углеродные сплавы (a-SiC: H) для увеличения ширины запрещенной зоны верхней ячейки устройства с тройным переходом для увеличения напряжения этой составляющей ячейки. От таких усилий отказались, потому что элементы a-SiC: H показали усиленную деградацию, вызванную светом, и было невозможно увеличить напряжение этих элементов выше наилучших значений, достижимых с помощью оптимизированных внутренних слоев a-Si: H (1,0 В). Нет единого мнения относительно того, какие микроскопические механизмы вызывают ухудшение электроники при легировании Ge, C или, что еще более важно, другими элементами.

Аморфные, поликристаллические и монокристаллические солнечные панели — OH8STN Ham Radio

Когда мы обсуждаем солнечные панели для портативных автономных коммуникаций, на самом деле есть только три варианта. Несмотря на оплачиваемые рекламные ролики на YouTube, мы можем легко избавиться от шумихи

.

поликристаллический

Поликристаллические ячейки почти всегда находятся в форме жестких панелей. Они не так эффективны, как монокристаллические панели, требуют большей площади поверхности для выработки того же количества энергии и теряют эффективность при повышении температуры.На первый взгляд они кажутся рентабельными, слишком тяжелыми и громоздкими для портативного оператора в полевых условиях.

Монокристаллический

Монокристаллы также встречаются как в полугибком, так и в жестком форм-факторе. Они более эффективны, чем поликристаллические, и производят такое же количество энергии, но имеют меньшую площадь поверхности. Они также могут быть легче и портативнее, чем поликристаллические панели в их полугибком форм-факторе. Безусловно, они являются наиболее «рентабельными», если вам не нужно носить их на спине.

Поликристаллические и монокристаллические должны быть направлены почти прямо на солнце, чтобы они были эффективными. И поликристаллы, и монокристаллы страдают от частичного затемнения или теней от облаков, локонов, листьев… Они также теряют эффективность при повышении летних температур. Одна вещь, которую они делают хорошо (в зависимости от вашей точки зрения), — это своего рода «экономия денег». Цена бай-ина обычно довольно привлекательна. В случае монокристаллических панелей в полугибком форм-факторе они обычно являются мостом перед переходом на аморфные солнечные панели, они легче, чем поликристаллические панели, и дешевле, чем аморфные панели.

Прежде чем мы перейдем к аморфным панелям, позвольте мне сказать вам, как я раздражаюсь, когда вижу эти видео, в которых аморфные панели критикуют за их высокую стоимость. Я понимаю, что они дороже по сравнению с поликристаллическими или монокристаллическими панелями. Однако, по моему опыту, панель мне не нужна, если она не заряжает мои батареи в полевых условиях. Если мне постоянно нужно направлять панели на солнце, перемещать их из тени деревьев и листьев или бороться с тем, чтобы они вообще не производили энергии из-за облачности, это не очень хорошая сделка. (для меня).Конечно, если бы я все еще жил в солнечной Южной Калифорнии, Западной Сахаре или Юме Аризоне, у нас было бы немного деревьев и много солнца, это другое дело. В реальном мире у нас есть облака, деревья,… Наши кемпинги обычно расположены рядом с источниками пресной воды (под деревьями), и я часто путешествую пешком. Неужели я действительно собираюсь сэкономить доллар в обмен на от 25 до 30 дополнительных фунтов моно-, поликристаллического снаряжения !? Только если я пешком или у меня ограниченный бюджет на пробуждение.

Аморфный

Некоторые могут сказать, что аморфные панели — самая эффективная солнечная технология, доступная сегодня населению.Да, им действительно требуется вдвое больше площади поверхности, чтобы производить такое же количество энергии, но они производят эту энергию в более широком диапазоне условий и в несколько раз меньше веса. Они будут продолжать производить энергию в пасмурную погоду, когда они частично затенены деревьями и листьями … Они также гибкие! Не полугибкие, полужесткие или любые другие фиктивные маркетинговые названия, используемые для того, чтобы заставить вас покупать подделки. Аморфные панели также легче по весу и более портативны, чем монокристаллические или поликристаллические панели, производящие такое же количество энергии.Они также могут выдерживать летнюю жару, когда моно- или поликристаллические панели теряют эффективность при одинаковых температурах окружающей среды.

Наконец, аморфные панели поглощают более широкий спектр видимого света, что дает им преимущество над моно- или поликристаллическими панелями. В прямом сравнении с моно- или поликристаллическими панелями аморфные ячейки превосходят их в условиях низкой освещенности. Для портативного оператора это означает, что аккумуляторы заряжаются намного раньше и продолжают заряжаться позже днем, чем операторы, использующие моно- или поликристаллические панели.Их стоимость — ахиллесова пята.

Подробнее о преимуществах панелей из аморфного кремния

Обдумайте этот вопрос. Один оператор использует монокристаллическую или поликристаллическую панель мощностью 120 Вт в полевых условиях в частично пасмурный день. Другой оператор установил 60-ваттную аморфную панель в полевых условиях в том же месте. Они оба пытаются зарядить батарею Bioenno на 12 ампер-часов в течение рабочего дня. Если вы не касаетесь этих панелей в течение дня, какая из них будет производить больше энергии от восхода до заката?

Хорошо, я перестану подшучивать.Дело в том, что мы не должны делать эти видео, утверждая, что что-то лучше другого, потому что это не так. У каждого есть автобусы, а минусы — на аморфных панелях форта, проблема в цене. Тем не менее, солнечные панели похожи на инструменты, и мы выбираем подходящий инструмент для работы. Конечно, есть инструменты качества Makita, а также нижняя полка от Harbour Freight. Уловка использования правильного инструмента для работы заключается в понимании возможностей инструмента, который мы пытаемся развернуть, и того, что мы хотим с ним делать.То, что какой-то симпатичный ютубер с красивой улыбкой и хорошим набором зубов говорит вам, что что-то лучше, на самом деле не означает, что это так. Вот почему мы проводим исследования для себя.

Без сомнения, аморфные панели экспоненциально лучше подходят для полевого радиста, но они имеют гораздо более высокую цену.

Оставить комментарий