+7 920 362-99-15

Солнечные батареи

 

Солнечные батареи - это своего рода специальный генератор, который производит электроэнергию, используя бесплатное и, можно сказать, бесконечное топливо - солнечный свет. Данное превращение становится возможным благодаря определенным свойствам и применению полупроводниковых материалов на основе кремния, которые составляют основу любой батареи такого типа. Теоретически использовать солнечные батареи выгодно, ведь где еще вы найдете подобный недорогой, бесшумный, практичный, удобный и абсолютно экологически чистый источник электроэнергии? На заре своей молодости солнечные батареи использовались только в космической сфере, однако со временем нашли применение и во многих "земных" нуждах.

 

Можно выделить несколько типов солнечных батарей:

 

  • Автономные. Этот тип батарей, как правило, используют в связке с аккумуляторными батареями для накопления электроэнергии в местах, где отсутствует централизованное подключение к электросети;
  • Подключенные к сети. Как правило, используют для генерации дополнительного электричества;
  • Резервные. Данный вид солнечных батарей используют в слаборазвитых сетях при отключении постоянного электричества, либо при перебоях с питанием.

 

 
 
 

Солнечные батареи нашли довольно широкий спектр применения в обеспечении энергией различных субъектов, начиная от примитивных портативных калькуляторов и фонариков, заканчивая частями сложнейших энергетических систем предприятий-гигантов. Однако, можно выделить отдельные отрасли применения солнечных батарей:

 

1. Микроэлектроника. Обеспечение энергии при помощи Солнечных батарей разных фонариков, плееров и прочей мелкой электроники давно используют солнечные батареи. Современный мир немыслим без гаджетов, однако они требуют постоянной подзарядки. В последнее время стали популярны зарядные устройства, включающие в себя средней мощности аккумулятор и солнечные батареи, позволяющие практически в любом месте подзарядить свои любимые устройства.

 

 
 
 

2. Электромобили. Как нам всем известно, природные ресурсы не являются бесконечными, и человечество постоянно ищет все новые способы получения энергии. Автомобиль давно уже стал незаменим в нашей жизни, ведь практически ничто не может обойтись без того или другого транспортного средства. И, как нам всем опять же хорошо известно, подавляющее большинство автотранспортных средств ездят на нефтепродуктах, которых, по слухам, хватит не на долго. В сложившейся обстановке неудивительным стало появление машин, работающих на электроэнергии. Но как подпитывать их, ведь даже самые мощные аккумуляторы позволяют машине проехать лишь несколько сотен километров? На помощь, конечно же, приходят Солнечные батареи. Сейчас существуют прототипы (а возможно и серийные модели) авто, ездящие при помощи солнечных батарей. Данное применение солнечной энергии является очень перспективным.

 

 
 
 

3. Обеспечение электроэнергией зданий. Энергообеспечение домов при помощи солнечных батарей наиболее распространено в странах средиземноморья. Это легко объяснимо тем, что климат этих стран наиболее подходит для максимальной отдачи Солнечных батарей. Солнечные батареи, как правило, устанавливаются непосредственно на крыши домов, при этом размеры их составных частей достаточно большие. Зачастую полностью закрытые солнечными батареями крыши дома может обеспечить хозяев горячей водой до 80% в год, что позволяет неплохо съекономить, даже несмотря на не совсем дешёвые цены на установку солнечных батарей. Выгода заключается в том, что срок действия солнечных батарей около 30 лет, а свою эффективность они начинают терять лишь лет через 20-25. Но все же, через заявленные 30 лет солнечные батареи будут исправно служить не менее чем на 80% от своих первоначальных возможностей.

 

 
 
 

На сегодняшний день производится три основных типа солнечных батарей: монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные солнечные батареи. Рассмотрим каждый из них отдельно.

 

Монокристаллические батареи.
Монокристаллические батареи уже широко используются потребителями. Такая батарея состоит из множества ячеек из силикона. Они и преобразуют солнечную энергию. Чаще всего их используют на различных судах, так как их устройство таково, что влага не может попасть на них. Их можно установить на крыше. Также их используют в местах, где много солнечных дней. Преимущества: небольшая масса, компактные размеры, долговечность, надежность, простота монтажа, гибкость. Минус заключается в зависимости от прямых солнечных лучей. Даже легкие облака закрывающие солнце способны заблокировать процесс производства энергии монокристаллической батареи.

 

 
 
 

Тонкопленочные солнечные батареи.
Самые дешевые из солнечных батарей. Тонкопленочные солнечные панели состоят из натянутой пленки, которая легко устанавливается в любое место. Главное преимущество – пыль не может нанести вреда такой батарее. Также в отличие от монокристаллических собратьев даже сильная облачность не остановит работу тонкопленочной батареи. При неблагоприятных условиях эффективность снижается всего на 20%. Небольшой недостаток заключается в необходимости большой площади для установки.

 

 
 
 

Поликристаллические солнечные батареи.
Имеют практически такое же устройство, как и монокристаллические, но имеют меньшую стоимость. В такой батарее кристаллы имеют красивый синий цвет, разной формы и располагаются в разные стороны. В основном с их помощью освещаются дома, школы, административные здания и даже улицы.

 

 
 
 

 

Сегодня производство солнечных батарей в масштабе промышленности наиболее рентабельно осуществлять по кремниевой технологии, эта технология производства – самая изученная и дающая самый большой выход. Цепочка производства на основе мультикристаллического кремния включает в себя такие стадии как:

 

  • Подготовка пластины из кремния, очистка и промывка ее после резки;
  • Структурирование всей поверхности пластины, создание топологии на поверхности, ее травление;
  • Нанесение фосфора, легирование;
  • Вжигание, диффузия фосфора;
  • Создание P-n-перехода, изолирование, удаление лишних слоев;
  • Нанесение антиотражающего слоя;
  • Металлизация;
  • Сушка;
  • Создание контактов на лицевой стороне пластины;
  • Выравнивание пластины;
  • Проверка и тестирование.

 

 

Эксплуатация солнечных батарей

 

При использовании солнечных батарей необходимо стремиться к тому, чтобы они были размещены на максимально освещенном месте и были освещены одинаково. Необходимо принять меры, исключающие механическое повреждение батарей, а также прямое воздействие на них влаги и пыли. При транспортировке необходимо избегать тряски солнечных батарей.

 

Необходимо соблюдать температурный режим солнечных батарей, который указан в их паспорте. Обычно это –40° +50° С. Летом, в жаркую погоду необходимо располагать солнечные батареи на поверхности мало подверженной нагреванию, например, на отрезе белой материи, или на блестящей алюминиевой фольге. В этом случае они слабо нагреваются и обеспечивают удовлетворительную работу расположенной поверх их солнечной батареи.
Необходимо отметить, что никель- кадмиевые аккумуляторы которые обычно идут в комплекте с солнечной батареей, плохо работают при повышенных и пониженных температурах. Понижение температуры аккумулятора ниже 0° С так же приводит к значительному понижению их мощности. Если установить батарею в наших широтах, а сезон интенсивного солнца у нас длится с апреля по ноябрь месяцы, экономия электроэнергии получается достаточно существенной. Если привести в пример обеспечение горячей водой дома, то с помощью солнечной батареи эта потребность обеспечивается на 70%. Оставшуюся часть придется получать с помощью традиционных источников. Но следует учитывать тот факт, что в вышеуказанный сезон интенсивного солнца батарея может обеспечивать дом водой на 100%. Но даже в осенне-зимние месяцы с помощью солнечной энергии можно обеспечить подогрев воды, так что это снизит финансовые затраты в зимние месяцы.

 

 
 
 

 

Преимущества солнечной батареи

 

Одно из главных достоинств солнечной энергии – ее экологическая чистота. Правда, соединения кремния могут наносить небольшой вред окружающей среде, однако по сравнению с последствиями сжигания природного топлива такой ущерб – капля в море.

 

Полупроводниковые солнечные батареи имеют очень важное достоинство – долговечность. Притом, что уход за ними не требует от персонала особенно больших знаний. Вследствие этого солнечные батареи становятся все более популярными в промышленности и быту.

 

Такой источник энергии как солнечная батарея, доступна в любой точке земного шара, где есть солнце. Он надежен, энергия его бесплатна. Энергия будет вырабатываться, пока есть солнечный свет.

 

Еще одна весомая причина – автономность. То есть вы не зависите от производителей электроэнергии, не платите им за потребление. Автономность позволяет потребителю самому решать, сколько электроэнергии использовать и сколько ее вырабатывать.

 

Стоимость на батареи становится дешевле год от года, так как принципиальная технология производства уже известна, и возможны только усовершенствования конструкции. Для этого не нужно фундаментальных открытий и дальнейших исследований.

 
 
 

 

 

Недостатки солнечной батареи

 

 

  • Зависимость от погоды и времени суток. Как следствие необходимость аккумуляции энергии;
  • Высокая стоимость конструкции.;
  • Необходимость постоянной очистки отражающей поверхности от пыли;
  • Нагрев атмосферы над электростанцией;
  • Некоторые батареи имеют низкий коэффициент полезного действия;
  • Отдельные фотоэлементы при высокой температуре воздуха могут снижать свою производительность;
  • По истечении некоторого времени возможны ухудшения технических характеристик;
  • Конечно, большая часть этих проблем уже решается или будет решена в ближайшее время. Поэтому их нельзя использовать сейчас как полностью автономный источник энергии, только как дополнительный.

 

 
 
 

 

 

Солнечные батареи в России

 

В России солнечные батареи уже не новинка, существуют заводы по их производству в Москве, Краснодаре, Зеленограде, Новочебоксарске и Брянске. Их используют как в электронике, так и в быту и других сфера жизнедеятельности. Но они всё ещё слабодоступны из-за высокой стоимости: базовый элемент солнечной батареи – это дорогой монокристаллический кремний, и поэтому цена киловатт-часа этой электроэнергии больше, чем полученной из каких-либо других источников. Использование солнечных батарей актуально там, где нет электрических сетей, а их прокладка выливается в значительные капиталовложения. Большая часть России имеет мало солнечных дней в году, поэтому для большей пользы природе и экономике актуально использовать комбинированные источники энергии, то есть солнечную энергию, сегодня следует рассматривать как дополнение к топливным, гидравлическим и ядерным энергоресурсом.