Cea mai mare eficiență a panourilor solare. Durata de viață și amortizarea panourilor solare. Fotomodule cristaline de siliciu

Astăzi există multă confuzie în jurul conceptului de eficiență a sistemului solar, care este criteriu important costul lor. Concept eficienta solara baterii înseamnă procentul care cade pe panou lumina soarelui, transformat in energie electrica, cu posibilitate suplimentara de utilizare. Materiale diverse Pentru panouri solare creează eficiențe diferite, chiar și aceleași companii producătoare au indicatori de eficiență de conversie diferiți. Creșterea eficienței este cel mai bun mod reduce costurile cu energia solară.

Eficiența unei celule solare depinde de curățenia plăcilor care sunt folosite ca materii prime în fabricație. În plus, este foarte important dacă panoul este monocristalin sau policristalin. Majoritate companii mariîși concentrează eforturile în special pe creșterea eficienței pentru a reduce costurile în folosire nemiloasă energie solară.

Să luăm în considerare gama generală de eficiență a celulelor solare, pe baza diferite tipuri elemente și diverse tehnologii.

Există următoarele - siliciu policristalin sau monocristalin. Celulele multisolare au o eficiență mai mică decât bateriile fabricate din celule monocristaline.

Eficiența celulelor solare poate varia de la 12% la 20% pentru siliciul monocristalin convențional. În cele instalate de obicei, randamentul calculat este de 15% și depinde de tipul de siliciu în sine. Unii dintre producătorii mondiali îmbunătățesc în mod constant eficiența pentru a-și reduce costurile și a rămâne în fața concurenților lor în această industrie competitivă. Alții dau eficienta maxima cristalin celule solare folosind producția pe scară largă.

Celulele solare policristaline au un cost mai mic decât cele monocristaline și au o eficiență în intervalul 14-17%.

Tehnologia filmului subțire, spre deosebire de materialele carbon-siliciu, are o serie de avantaje.

Tehnologiile cu siliciu amorf C-Si au cele mai scăzute coeficient mediu eficienta, dar sunt cele mai ieftine.

Cupru-indiu-galiu-sulfură (CIGS) și cadmiu-telur (Cd-Te) au cel mai mare potențial de creștere a eficienței. Mulți producători avansează cu dezvoltarea acestei tehnologii și oferă unele dintre cele mai înalte rate de eficiență pentru modelele lor, crescând-o cu 19%. Ei au atins această valoare folosind mai multe metode, inclusiv utilizarea de acoperiri reflectorizante care pot captura mai multa lumina din colt.

Dacă justificăm dependența nu de material, ci de dimensiunile de gabarit, apoi cu cât eficiența este mai mare, cu atât suprafața de lucru necesară a bateriilor este mai mică.

Deşi procent mediu poate părea puțin scăzut, este posibil să se schimbe cu ușurință echipamentul, tocmai în timpul instalării, cu putere suficientă pentru a acoperi necesarul de energie.

Factorii care afectează eficiența rețelelor solare includ:

Orientarea suprafeței de montare
În mod ideal, acoperișul ar trebui să fie orientat spre sud, dar calitatea designului poate compensa adesea alte direcții.

Unghiul de înclinare
Altitudinea și panta unei suprafețe pot afecta numărul de ore de lumină solară primite într-o zi medie pe tot parcursul anului. Sistemele comerciale mari au sisteme de urmărire solară care schimbă automat unghiul razei solare pe parcursul zilei. De obicei, nu este utilizat pentru instalații rezidențiale.

Temperatură
Majoritatea panourilor devin fierbinți în timpul utilizării. Astfel, de obicei, acestea trebuie instalate puțin deasupra nivelului acoperișului pentru a asigura un flux suficient de aer de răcire.

Umbră
În principiu, umbra este inamicul energiei solare, chiar dacă alegeți un design nereușit în timpul instalării cantitate mica umbrele de pe un panou pot opri producția de energie pe toate celelalte elemente Înainte de proiectarea unui sistem, se efectuează o analiză detaliată a umbririi suprafeței de montare pentru a identifica posibile modele de umbră și lumină solară pe tot parcursul anului. Se efectuează apoi o altă analiză detaliată pentru a testa concluziile la care s-a ajuns.

Panouri solare convenționale cu sisteme solare de înaltă eficiență scara industriala instalat pe piloți la 80cm deasupra solului, amplasați în direcția de la est la vest, de-a lungul mișcării soarelui, la un unghi de 25 de grade.

Stăpânind în mod constant noi frontiere, energia solară avansează, ridicând valoarea eficienței la noi niveluri. Nu este un secret că performanța pe care o oferă nu poate concura cu sursele de energie consacrate. Da vina pe toate performanță scăzută panouri existente.

Impactul diferiților factori asupra performanței

Ridicarea coeficientului acțiune utilă- o bătaie de cap pentru toți cercetătorii care lucrează în această direcție. Astăzi eficiența dispozitive similare este în intervalul de la 15 la 25%. Procentul este foarte mic. Panouri solare sunt un dispozitiv extrem de solicitant, muncă stabilă care depinde de multe motive.

Principalii factori care pot afecta performanța în două moduri includ:

• Material de bază pentru celule solare. Cele mai slabe în acest sens sunt celulele solare policristaline, care au o eficiență de până la 15%. Modulele pe bază de indiu-galiu sau cadmiu-telur, având o productivitate de până la 20%, pot fi considerate promițătoare.
• Orientarea receptorului de flux solar. În mod ideal, panourile solare cu suprafața lor de lucru ar trebui să fie orientate spre soare în unghi drept. Ar trebui să rămână în această poziție cât mai mult timp posibil. Pentru a crește durata pozitionare corecta module din domeniul solar, mai mult analogi scumpi au în arsenalul lor un dispozitiv de urmărire a soarelui care rotește bateriile în urma mișcării luminii.
• Supraîncălzirea instalațiilor. Temperaturile ridicate au un impact negativ asupra producerii de energie, astfel încât în ​​timpul instalării este necesar să se asigure o ventilație și răcire adecvată a panourilor. Acest lucru se realizează prin instalarea unui spațiu ventilat între panou și suprafața de instalare.
• O umbră aruncată de orice obiect poate strica în mod semnificativ eficiența întregului sistem.

Prin indeplinirea tuturor cerintelor si, daca este posibil, montarea panourilor in pozitia dorita, puteti obtine panouri solare cu randament ridicat. Exact ridicat, nu maxim. Cert este că eficiența calculată, sau teoretică, este o valoare derivată în condiții de laborator, cu parametri medii ai orelor de zi și a numărului de zile înnorate.

În practică, desigur, procentul de efecte benefice va fi mai mic.

Atunci când alegeți panouri solare pentru casa dvs., este mai bine să vă concentrați pe limita inferioară de performanță decât pe limita superioară. Avand astfel selectate modulele solare si toate componentele necesare functionarii, puteti fi sigur ca instalatia instalata are suficienta putere. Alegând limita inferioară de performanță la calcul, puteți economisi la achiziție panouri suplimentare, care sunt achiziționate pentru reasigurare în caz de lipsă de energie.

Încurajarea perspectivelor de dezvoltare

Astăzi, recordul absolut de eficiență în energia solară aparține dezvoltatorilor americani și este de 42,8%. Această valoare este cu 2% mai mare decât recordul anterior din 2010. Număr de înregistrare energia a fost obținută prin îmbunătățirea celulei solare din siliciu cristalin. Unicitatea unui astfel de studiu este faptul că toate măsurătorile au fost efectuate exclusiv în condiții de lucru, adică nu în spații de laborator și sere, ci în locații reale ale instalației propuse.

În culisele acelorași laboratoare tehnice, lucrările continuă să crească cel mai recent record. Următorul obiectiv al dezvoltatorilor este limitarea eficienței modulelor solare la 50%. În fiecare zi omenirea se apropie din ce în ce mai mult de momentul în care energie solară va înlocui complet sursele de energie dăunătoare și costisitoare utilizate în prezent și va fi la egalitate cu giganți precum centralele hidroelectrice.

Deținătorul recordului de eficiență printre bateriile solare disponibile astăzi pe piață sunt bateriile solare bazate pe fotocelule multistrat, dezvoltate de Institutul Fraunhofer de Sisteme de Energie Solară din Germania. Din 2005, implementarea lor comercială este realizată de Soitec.

Dimensiunea fotocelulelor în sine nu depășește 4 milimetri, iar focalizarea luminii solare asupra lor se realizează prin utilizarea lentilelor de concentrare auxiliare, datorită cărora lumina solară saturată este convertită în energie electrică cu o eficiență care ajunge la 47%.

Bateria conține patru joncțiune p-n, astfel încât patru părți diferite ale fotocelulei să poată primi și converti eficient radiația cu o anumită lungime de undă, din lumina soarelui concentrată de 297,3 ori, în intervalul de lungimi de undă de la infraroșu la ultraviolet.

Cercetătorii conduși de Frank Dimiroth și-au propus inițial sarcina de a crește un cristal multistrat și a fost găsită o soluție - au îmbinat substraturi de creștere, iar rezultatul a fost un cristal cu diferite straturi semiconductoare, cu patru subcelule fotovoltaice.

Fotocelulele multistrat au fost folosite de mult timp pe nave spațiale, dar acum stații solare bazate pe acestea au fost lansate în 18 țări. Acest lucru devine posibil datorită tehnologiei îmbunătățite și mai ieftine. În consecință, numărul țărilor dotate cu noi stații solare va crește și există o tendință de concurență pe piața de panouri solare industriale.

Pe locul doi se află bateriile solare bazate pe fotocelule Sharp cu trei straturi, a căror eficiență a ajuns la 44,4%. Fosfura de indiu galiu este primul strat al celulei solare, arseniura de galiu este al doilea, iar arseniura de indiu galiu este al treilea strat. Cele trei straturi sunt separate de un dielectric, care servește la obținerea unui efect de tunel.

Concentrația luminii pe fotocelula se realizează datorită unei lentile Fresnel, ca dezvoltatorii germani - lumina soarelui este concentrată de 302 de ori și convertită de o fotocelulă semiconductoare cu trei straturi.

Cercetarea științifică în dezvoltarea acestei tehnologii a fost efectuată în mod continuu de Sharp din 2003, cu sprijinul NEDO, o organizație a administrației publice japoneze care promovează cercetarea și dezvoltarea științifică, precum și diseminarea tehnologiilor industriale, energetice și de mediu. Până în 2013, Sharp atinsese un record de 44,4%.

Cu doi ani înainte de Sharp, în 2011, compania americană Solar Junction lansase deja baterii similare, dar cu o eficiență de 43,5%, ale căror elemente aveau dimensiunea de 5 pe 5 mm, iar focalizarea era realizată și prin lentile, concentrându-se. lumina soarelui de 400 de ori. Celulele solare erau celule pe bază de germaniu cu trei joncțiuni, iar echipa a plănuit chiar să creeze celule solare cu cinci și șase joncțiuni pentru a capta mai bine spectrul. Cercetările sunt încă în desfășurare de către companie.

Astfel, panourile solare realizate în combinație cu concentratoare, care, după cum vedem, sunt produse în Europa, Asia și America, au cea mai mare eficiență record. Dar aceste baterii sunt fabricate în principal pentru construcția de centrale solare montate la sol scară largăși pentru alimentarea eficientă cu energie a navelor spațiale.

Recent s-a stabilit un record în domeniul panourilor solare convenționale de consum, care sunt accesibile pentru majoritatea oamenilor care doresc să le instaleze, de exemplu, pe acoperișul unei case.

La mijlocul toamnei anului 2015, compania lui Elon Musk, SolarCity, a introdus cele mai eficiente panouri solare de consum, a căror eficiență depășește 22%.

Acest indicator a fost confirmat de măsurătorile efectuate de laboratorul Centrului de Testare a Energiei Regenerabile. Uzina Buffalo stabilește deja un obiectiv zilnic de producție de 9 până la 10 mii de panouri solare, ale căror caracteristici exacte nu au fost încă raportate. Compania intenționează deja să furnizeze anual cel puțin 200.000 de case cu bateriile sale.

Ideea este că optimizat proces a permis companiei să reducă semnificativ costul de producție, sporind în același timp eficiența de 2 ori în comparație cu panourile solare de siliciu pentru consumatori. Musk este încrezător că panourile sale solare vor fi cele mai populare printre proprietarii de case în viitorul apropiat.

Toată lumea știe perfect că cu cât eficiența este mai mare, cu atât mai bine. Această regulă se aplică și eficienței panourilor solare. Datorită noilor tehnologii și metode de producție, eficiența fotocelulelor este în continuă creștere, deși foarte lent, dar principalul lucru este că progresul nu stă pe loc.

Mai jos este un grafic al realizărilor de performanță diferiți producători, peste orar. Începând de la mijloc și până la vârf, semiconductori au fost dezvoltați pentru noi înregistrări și sarcini spațiale, costul este adecvat. Totul de mai jos este deja disponibil și poate fi achiziționat în prezent.

Toată lumea știe despre eficiență, dar puțini oameni înțeleg de unde provin aceste valori procentuale și cum sunt calculate. Să încercăm să ne dăm seama.

De obicei, producătorul indică eficiența modulelor sale asamblate și eficiența celulelor solare individuale care alcătuiesc bateria solară. Acești parametri, precum și alte caracteristici, sunt indicați în așa-numitele condiții standard - STS, principalii fiind insolația de 1000 W/m² și temperatura elementului de 25 ° C, la care sunt prelevați. specificatii tehnice, inclusiv eficiența.

În prezent, producătorii conștiincioși au început să testeze fiecare baterie solară pe care o produc după asamblare și să facă o imprimare a parametrilor individuali, care este inclusă cu fiecare baterie. Acest lucru se face pentru a confirma calitatea produselor lor.

Mai jos este o imprimare a unuia dintre panourile solare SY-100 de la Suoyang Energy:

Fiecare modul are propriile sale caracteristici individuale. Dacă luați două panouri identice ale aceluiași model, acestea vor avea totuși parametri ușor diferiți.

Celulele solare de la acest producător au toleranță pozitivă, drept urmare avem 104.617 W și o eficiență de 15.74% (celula individuală 18.7%). Cum a obținut această valoare?

Formula de calcul a eficienței panourilor solare este următoarea:

Eficiență = Psb/Ssb/10, unde:

Psb – putere SB;

Ssb – zona SB.

Să înlocuim valorile în formula:

Eficiență = 104,617/(1,2*0,554)/10 = 15,74%

Totul se potrivește, dar apare o altă întrebare: de ce atunci eficiența fotocelulelor individuale este mai mare? Răspunsul este simplu - ideea este că bateria solară este formată din multe fotocelule și între ele există distanta scurta, care nu este folosit pentru a genera energie, plus cadru din aluminiu și el „ocupă spațiu”, în consecință suprafața crește, iar eficiența scade.

Mai jos sunt fotografii și videoclipuri ale unor încercări de a obține o eficiență mai mare a celulelor solare prin crearea de elemente formă complexă, răcire forțată celule solare și focalizarea luminii folosind lentile. Poate că noile produse vor funcționa bine, vor fi puse în producție de masă și vor deveni disponibile pentru dvs. și pentru mine.

Aceasta este o baterie solară hibridă Vitru în lupta pentru eficiență, producătorul se luptă cu încălzirea elementelor. Apa din bec răcește elementele, drept urmare tensiunea nu scade și puterea nu scade.

Noul produs nu este încă la vânzare și se află în stadiul de testare, dar, după cum afirmă V3Solar, întregul secret constă în forma conică și rotația structurii, datorită căreia celulele nu au timp să se încălzească și eficiența nu este. nu scade pe parcursul zilei.

Cele mai eficiente panouri solare pentru casă astăzi nu sunt ceva super neobișnuit și nou, ci pur și simplu excelent sursă alternativă energie. Dar cu cât apar mai multe dispozitive de acest tip pe piață, cu atât oamenii se întreabă mai des: pe care să aleagă? Care panou solar are cea mai mare eficiență? Dar pentru toată lumea acest concept sună diferit, deoarece este caracterizat de o serie de nevoi individuale și vom vorbi despre asta în continuare.

Pentru început, întrebarea principală nu ar trebui să fie „Care sunt cele mai eficiente panouri solare?”, ci „ Unde este combinația optimă de preț și calitate?„Să spunem, pe acoperișul casei sau al afacerii tale există spațiu liber pe care poți amplasa aproximativ o duzină de panouri solare și tu însuți te confrunți cu o alegere: cumpărați dispozitive cu prima clasă de eficiență energetică, adică „A, ” sau dați preferință panourilor de clasa „B” mai ieftine, dar mai puțin eficiente? Răspunsul vă poate surprinde, dar în cele mai multe cazuri a doua opțiune va fi mai potrivită. Pentru a spune simplu, sarcina noastră principală acum este să stabilim care sursă de energie solară este cea mai profitabilă de utilizat într-o anumită situație.

Modele ale celor mai eficiente panouri solare

• Ascuțit. Indicatorul de eficiență pentru modelele acestei companii este de 44,4%. Producătorul Sharp este considerat liderul mondial absolut în producția de panouri solare. Aceste dispozitive sunt destul de complexe, modulele solare de aici sunt cu trei straturi, producătorii au petrecut câțiva ani dezvoltând tehnologia pentru crearea lor, timp în care au efectuat o mulțime de cercetări și testare a propriilor produse. Există și alte modele simplificate. Tehnologia folosită la crearea unor panouri Sharp le oferă acestora o eficiență de 37,9%, ceea ce este de asemenea semnificativ. Pretul aparatelor este mai mic datorita faptului ca nu folosesc dispozitive tehnice pentru a concentra lumina solara asupra modulului.
• Paneluri de la Institutul Spaniol de Cercetare (IES). Eficiența lor de funcționare este de 32,6%. Astfel de panouri solare moderne cu eficiență ridicată sunt dispozitive cu module cu două straturi, costul unei astfel de surse de energie este scăzut în comparație cu producătorul anterior, dar pentru clădirile rezidențiale obișnuite este încă prea scump și într-un fel inutil.

De altfel, această listă poate fi continuată mult timp, ținând cont de modele din ce în ce mai ieftine, cu descrescătoare indicator de eficiență. Dar totul rămâne standard: eficiență ridicată - un preț corespunzător, eficiență scăzută - este ieftină. Se întâmplă să ofere modele destul de simple la prețuri exorbitante, veți observa acest lucru atunci când alegeți, dar să revenim la subiectul nostru.

Companii celebre producătoare de module solare

Există o părere că astăzi se dedică din ce în ce mai puțin timp studierii funcționării panourilor solare, iar studiul anumitor fotocelule, care sunt componentele principale ale oricărei baterii alternative, a trecut în prim-plan. Dar acesta este ideea: nimeni nu va fi interesat de panouri cu module solare slabe, la asta acordă atenție în primul rând majoritatea cumpărătorilor. Lideri au apărut deja pe piața de lungă durată pentru aceleași module și merită menționat și pe aceștia.

1. Vom fi printre primii care vor aminti dispozitivele cu o eficiență de 36%, acestea sunt produse de companie Amonix, ale căror produse sunt disponibile în aproape fiecare magazin cu mărfuri de acest fel. În scopuri casnice, astfel de module de la Amonix nu sunt de obicei utilizate, deoarece sunt produse folosind dispozitive speciale de concentrare.
2. Nu poți ignora modulele solare cu o eficiență energetică de 21,5% sunt fabricate de un cunoscut brand american; Puterea Soarelui, care este pe piață de ceva timp. Într-o oarecare măsură, această întreprindere a reușit să stabilească un fel de record de eficiență. De exemplu, modelul Sun Power SPR-327NE-WHT-D a fost recunoscut drept cel mai bun după teste de teren. Mai mult, următoarele două poziții în clasamentul listei celor mai buni au fost ocupate și de produsele acestei companii.
3. Să ne amintim despre modulele cu peliculă subțire cu o eficiență de 17,4% - un produs de la Celulele Q. Dispozitivele acestei companii germane au încetat la un moment dat să fie populare și la cerere, Q-Cells a intrat în faliment, dar apoi a fost cumpărat de compania coreeană Hanwha și astăzi modulele mărcii câștigă din nou amploare în ceea ce privește vânzările.
4. Ne îndreptăm mai departe, adică la module solare cu eficiență mai mică. 16,1% ne sunt oferite de dispozitive de la Primul Solar, sunt produse pe baza unei transformări speciale cadmiu-telur. Dispozitivele de acest tip nu sunt instalate în clădirile rezidențiale, dar acest lucru nu afectează în niciun caz cifra de afaceri a companiei, care este foarte largă. First Solar este mai popular pe piața americană: compania în sine este din SUA. Modulele acestui brand sunt folosite în multe industrii, astfel încât compania are o cifră de afaceri excelentă și a primit recunoaștere universală, deoarece creează un produs cu adevărat de încredere.
5. Ultimul exemplu de aici va fi modulele solare cu o eficiență de 15,5% de la o companie numită MiaSole. Dispozitivele acestui brand sunt recunoscute ca fiind cele mai bune dintre modulele flexibile. Da, dispozitivele de acest tip sunt uneori pur și simplu necesare pentru instalarea în anumite structuri.

Când cauți panouri solare puternice pentru casa ta sau atelierul mare de producție, concentrează-te nu doar pe raportul preț/calitate, ci și pe marcă. Producătorii care s-au dovedit a fi cei mai buni ar trebui să aibă încredere în chestiuni atât de serioase. Dacă nu sunteți un expert în asamblarea și instalarea panourilor solare, atunci indiferent cât de atent ați aborda alegerea dvs., este imposibil să examinați fiecare model pentru rezistență, durabilitate, economie și alți parametri, așa că este mai bine să aveți încredere în nume.

Până în prezent, au fost efectuate și multe experimente, rezultatele lor vă pot ajuta cu siguranță. Când cauți panouri solare, concentrează-te și pe propriile nevoi și pe capacitatea de a plăti - nu are rost să instalezi un dispozitiv care a fost dezvoltat pentru NASA pe o clădire rezidențială.