КПД солнечных батарей подбирается к верхней границе – Наука
Совокупная установленная мощность солнечных модулей на Земле за последние десять лет возросла более чем в 15 раз, достигнув 700 ГВт. Но этот сегмент энергетики совсем небольшой — в 2020 году солнечные панели на Земле произвели всего около 3% мирового электричества. А десять лет назад было на порядок меньше — около 0,2%.
Фото: Артем Краснов, Коммерсантъ
Фото: Артем Краснов, Коммерсантъ
В 1883 году американский инженер Фриттс создал прототип солнечной батареи из позолоченного селена с КПД 1%.
Итальянский ученый армянского происхождения Джакомо Чамичан в 1912 году представил проект своей солнечной батареи.
В 1930-х годах в СССР сернисто-таллиевые фотоэлементы были созданы под руководством академика Абрама Иоффе.
Близкие к современным солнечные батареи на основе кремниевых полупроводников впервые изготовили в компании BellLaboratories.
КПД их батарей составлял всего 4%. Тем не менее и с такими батареями в 1958 году в космос отправился американский спутник Vanguard 1. В том же году полетел в космос советский «Спутник-3» с кремниевыми солнечными батареями на борту.
Коэффициент полезного действия (КПД) серийных промышленных солнечных батарей (оснащенных электроникой кремниевых модулей) за последние 10–15 лет вырос от 16% до 20%, а в лабораторных экземплярах (не инкапсулированных элементах) — до 24–26%. Теоретический предел кремниевых монокристаллических батарей — 29,4%. Этот тип солнечных элементов по-прежнему остается самым популярным, как и десятки лет назад. Он занимает около 95% современного рынка фотовольтаических элементов для преобразования солнечной энергии.
Самые «солнечные» страны
Оценивать развитие солнечной энергетики в среднем на планете очень непросто. В одних странах ее нет совсем, в других она присутствует чисто символически, зато в некоторых уже составляет заметную долю от общей выработки энергии.
Солнечные элементы монокристаллического типа (тонкие пластины из куска кремния) — надежные, «кондовые», долговечные, со своими очевидными плюсами и минусами. Недолгое время они проигрывали в цене тонкопленочным солнечным элементам, где слои из аморфного (без кристаллической структуры атомов) кремния, нанесенного на обычное стекло или другую подложку. Но КПД таких элементов составлял всего 10%, а цены на монокристаллический кремний снижались, и вскоре тонкопленочные солнечные элементы заняли свою небольшую нишу — дешевый сегмент легких мобильных батарей, например, для подзарядки телефонов на природе. Основной упор по усовершенствованию технологии в качестве перспективной зеленой альтернативы углеводородным топливам сегодня делается на монокристаллическую технологию, где центральный элемент представляет собой тонко нарезанные пластины-слайсы из цельного кремниевого «бруска».
Весь покрытый пленками
Лаборатории экспериментируют с разными соединениями, каждое со своими преимуществами и недостатками. Получая превосходный результат по одним параметрам, исследователи неизбежно проигрывают по другим, и этот бесконечный процесс борьбы за техническое превосходство при сохранении экономической целесообразности похож на мировую гонку — кто быстрее и дешевле придумает оптимальное решение. Сейчас основная ставка в этой гонке — на гетероструктуры. Они относятся к подложечным устройствам, поскольку в них в качестве подложки используется пластина монокристаллического кремния. Она покрыта с обеих сторон множественными пленками из разных материалов, у каждого из которых своя функция. Обычно с обеих сторон монокристалла тонкие пленки из аморфного кремния. Кристаллический и аморфный кремний — это два материала с различной структурой, отсюда и термин «гетеро».
«Счет в индустрии в терминах эффективности идет на единицы и даже на десятые доли процента. В качестве примера — увеличение средней эффективности солнечной панели стандартного размера с 15% до 20% привел к росту ее номинальной мощности с 250 Вт до 370 Вт, то есть в полтора раза»,— объяснил кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института теплофизики им.
С. С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН Александр Замчий взаимосвязь «небольших» побед по увеличению КПД солнечного элемента с революционными практическими результатами.
Александр работал над повышением эффективности солнечных элементов в Институте энергетических исследований исследовательского центра Юлиха в Германии в рамках стажировки по стипендии DAAD в составе большой международной группы. Работа, опубликованная в NatureEnergy, выполнена с коллегами из Нидерландов, России, Китая и Эквадора. Исследователям удалось выяснить, что слои из карбида и диоксида кремния, используемые в качестве лицевой пленки-контакта для солнечных элементов из монокристаллического кремния, могут сочетать исправление абсолютно большей части структурных дефектов, которые снижают проводимость поверхности кремниевой пластины и обеспечивают высокую оптическую прозрачность.
Прозрачнее невидимого
Пластина кремния толщиной 200 микрон (производители стараются сделать потоньше, чтобы снизить себестоимость) — это моноструктура, в которой происходит поглощение фотонов (частиц света) и рождение носителей заряда.
Пока промышленность (в основном китайская) улучшает качественные характеристики серийной продукции, ведущие лаборатории мира заняты экспериментами с совершенно новыми подходами к архитектуре солнечных элементов. Три главных параметра, за которые ведется упорная борьба,— прозрачность, проводимость и пассивация лицевых тонкопленочных покрытий. Ученые подбирают сочетания материалов, покрывая ими пластину монокристалла кремния с разных сторон.
Например, за счет пленок полупроводника с обеих сторон кристалла ученые научились корректировать дефекты на поверхности кристалла кремния, где в кристаллической решетке часто не хватает атома кремния, что затрудняет протекание тока. Пленочные покрытия из различных полупроводниковых соединений прекрасно решают эту проблему — физики называют пассивацией эффект «коррекции» проводимости монокристалла с помощью пленок. Для пассивации на лицевой (верхней) стороне панели солнечного элемента исследователи использовали вместо традиционного аморфного кремния пленку из диоксида и двухслойного карбида кремния, где один слой — с высоким содержанием водорода (гидрогенизированный).
Тонкий слой (1,5 нм) из диоксида кремния (стекло) отлично пассивирует контакты. Невидимая глазу пленка диоксида — это вынужденная мера, поскольку толстое стекло не проводит электричество.
Водород в слое карбида кремния выполняет функцию пассивации или связывания, то есть «ремонтирует» оборванные связи для протекания тока. Конечно, не так хорошо, как с этим справляется аморфный кремний, но в отличие от него карбидная пленка имеет еще и высокую прозрачность и проводимость. Однако водородсодержащий слой карбидной пленки не обладает требуемой электропроводимостью и прозрачностью. Для решения этой проблемы ученые сделали двухслойную структуру карбидно-кремниевой пленки. Одна, совсем тоненькая (3 нм), отвечает за хорошую пассивацию, другая (25 нм) — за сверхвысокую прозрачность и отличную электропроводимость. Для этого при выращивании слоя пленки температуру металлической нити (активатора газовой смеси, из которой осаждается пленка) поднимают с 1775 до 2000 градусов, и в итоге получается единая двухслойная структура со всеми необходимыми свойствами.
Для человеческого глаза все покрытия пластины кремния кажутся прозрачными. Но в оптике прозрачное прозрачному рознь. Чем больше фотонов от солнечного света попадет на пластину, тем больше электронов побегут по ее электродам и тем выше КПД солнечного элемента. Итак, прозрачность обеспечила максимальный захват энергии, а пассивация помогла току не оборваться и по электродам выйти из солнечного элемента без потерь.
Доля рынка устройств на основе пассивирующего контакта сегодня составляет единицы процентов, но, по прогнозу экспертов, к концу десятилетия возрастет до 20% и более. В нашей стране производством солнечных батарей занимается компания «Хевел», которая в 2009 году в Новочебоксарске запустила завод по выпуску фотоэлектрических модулей на основе гетероструктурной технологии. В 2020 году мощность завода увеличилась с 260МВт до 340 МВт солнечных панелей в год, что примерно равно текущей совокупной мощности всех солнечных батарей Оренбургской области. Солнечные панели этого производителя покрывают обширные территории Республики Алтай, Бурятии, Башкирии, Калмыкии, Саратовской и Астраханской областей, а также Адыгеи и Казахстана.
В конце 2021 года солнечная электростанция мощностью 30 МВт была открыта в Омской области, а в 2022 году планируется построить еще две солнечные электростанции, Читинскую и Черновскую, по 35 МВт в Забайкалье.
Борьба за каждый электрон
Новые прозрачные пассивирующие пленки-контакты из карбида и диоксида кремния, покрывающие солнечные элементы с фронтальной стороны, повысили КПД солнечной батареи до 24%. На графиках в статье видно, что в определенных диапазонах энергии, поступающей на солнечный элемент, уровень прозрачности пленки из карбида кремния в десять раз превышает параметры пленок из аморфного кремния, то есть при одинаковой толщине пленки она пропустит в десять раз больше солнечного света, который преобразуется в электрическую энергию. Это не повысит КПД в десять раз, разумеется, поскольку КПД складывается не только из прозрачности, но еще из пассивации и проводимости. Меняя один параметр, к сожалению, нельзя зафиксировать все остальные. У пленок из аморфного кремния пассивация выше, а с прозрачностью не очень хорошо, поэтому этот слой размещен снизу пластины.
За последние полгода со времени выхода статьи в NatureEnergy ученые провели целый ряд расчетов с различными покрытиями, пытаясь не потерять прозрачность и увеличить пассивацию пленки из карбида кремния. Проанализировав все результаты своих экспериментов, они создали целую «дорожную карту», согласно которой у них есть все шансы гарантированно повысить КПД солнечных элементов еще на 1% в ближайшие полтора года, то есть довести его до 25%.
Поверх уже имеющихся пленок ученые нанесли антиотражающие антибликовые покрытия из фторида магния, стараясь, чтобы еще меньше фотонов отразилось от поверхности солнечного элемента.
Помимо увеличения многослойности авторы работы приняли решение сократить занимаемую площадь мельчайших металлических электродов, густая сеть из которых покрывает солнечный элемент, разделяя его на узенькие сегменты. Снизу солнечного элемента электрод выглядит как сплошная серебряная пленка из термопасты, которую наносят методом трафаретной печати, раскаляя ее до 200 градусов.
Тем же методом поверх всей тонкопленочной структуры наносят узенькие серебряные дорожки. Авторы статьи посчитали, что дорожки существенно затеняют панель, занимая слишком много «места под солнцем». Оптимизировав процесс металлизации, они вдвое сократят ширину проводящих серебряных контактов (от 60 до 30 микрон) и тем самым еще немного повысят КПД.
Мария Роговая
Солнце на дне океана
Проект стоимостью свыше $22 млрд предусматривает прокладку кабеля длиной 4,2 тыс. км по дну Индийского океана. Через этот кабель энергия, выработанная на солнечных станциях в Австралии, будет передаваться в Сингапур. Преодолено очередное бюрократическое препятствие на пути этого кабеля: Индонезия выдала разрешение на работу в ее территориальных водах.
Северные территории Австралии — это бескрайние просторы и жаркое солнце; в Сингапуре места мало, но ему хотелось бы перевести энергоснабжение на возобновляемые источники.
Эти две страны вскоре смогут объединиться в одном из крупнейших и самых амбициозных проектов в области возобновляемых источников энергии из когда-либо предпринимавшихся.
Проект называется PowerLink, ведет его австралийская компания Sun Cable, она собирается создать гигантский энергетический парк в районе Пауэлл-Крик. Солнечные батареи займут 12 тыс. га засушливых земель примерно в 800 км к югу от города Дарвина — это одно из самых солнечных мест на Земле.
Эта солнечная станция будет на пике вырабатывать 17–20 ГВт энергии, которую можно будет накопить в аккумуляторах емкостью 36–42 ГВт.
Станция Пауэлл-Крик будет почти в десять раз больше, чем нынешний рекордсмен — солнечный парк Бхадия в Индии с мощностью всего 2,245 ГВт. А емкость будущих аккумуляторов превышает предыдущий рекордный проект более чем в 30 раз!
Австралия явно мотивирована огромным успехом гигантской батареи Tesla емкостью 150 МВт, построенной в Южной Австралии в 2017 году. Соседний штат Виктория объявил, что в конце 2021 года начнет работать установка емкостью 300 МВт.
Высоковольтный кабель с солнечной энергией будет удовлетворять 15% всей потребности Сингапура в электричестве. Кроме того, солнечная станция будет снабжать светом и город Дарвин, через который пройдет электропередача.
Ожидается, что в эксплуатацию кабель будет введен в 2028 году. Пока же Дэвид Гриффин, гендиректор Sun Cable, поблагодарил индонезийское руководство: «Одобрение проекта приближает нас к началу новой эпохи, когда начнутся генерация и передача доступной, управляемой возобновляемой энергии в гигантских количествах».
Это не первая, но, видимо, наиболее продвинутая идея транснациональных поставок энергии из возобновляемых источников. В частности, известны проекты генерации солнечной энергии в Северной Африке с передачей ее в Южную Европу, а также в Монголии с передачей в Японию и Южную Корею.
Какой КПД у современных солнечных батарей и от его он зависит
На сегодняшний день создание эффективных фотоэлектрических систем является одним из главных направлений альтернативной энергетики.
Главной инженерной проблемой отрасли выступает постоянный поиск методов и материалов, способных повышать КПД солнечных элементов. Добиться этого вполне реально, ведь теоретически возможный предел для полупроводниковой технологии превышает ныне достигнутый более чем в 3 раза.
КПД современных солнечных батарей
Нынешний показатель эффективности 15-30% в массовом производстве панелей пока очень далек от теоретически возможного уровня 85-88%. Проблема в его достижении связана с высокой долей вынужденных потерь, возникающих на разных стадиях преобразования потока фотонов в электрический ток.
Существенно на объем потерь влияют:
- физические особенности p/n-перехода для различных типов полупроводников;
- оптические законы преломления и поглощения света;
- показатели внешней температуры и влажности;
- положение рабочих поверхностей относительно солнца и т.д.
Влияние на производительность материала ячеек
В зависимости от использованных в конструкции полупроводниковых материалов, номинальный КПД солнечных панелей составляет:
- Аморфный кремний, A-Si.
Долгое время эффективность преобразования не превышала 5-7%, но с переходом на тонкопленочные технологии поднялась до 14-16%. КПД довольно стабилен, поскольку «рыхлая» по форме поверхность ячеек хорошо поглощает даже слабый или рассеянный свет. - Поликристаллический кремний, Poli-Si. Номинальные показатели находятся в диапазоне 19-21%. Падение производительности при неблагоприятных световых условиях среднее, что обеспечивается разнонаправленным расположением кристаллов поглощающего слоя.
- Монокристаллический кремний, Mono-Si.
- Теллурид кадмия, Cd-Te. Фотоэлектрические элементы этого типа быстро набирают популярность благодаря сочетанию высокой средней эффективности и низкой цены. Более стабильная производительность, чем у чистых кристаллических кремниевых модулей, достигается идеальной шириной запрещенной зоны p/n-перехода. Коэффициент полезного действия немного меньше поликристаллов, но среднегодовая отдача выше.
- Редкоземельный сульфид меди/индия/галлия, CIGS. Благодаря возможности многослойной компоновки ячеек, способны добиваться максимального поглощения на уровне до 40% и выше. Широко используются в аэрокосмической промышленности, но «на земле» почти не применяются из-за высокой цены.
- Фотовольтаика третьего поколения. В качестве полупроводников использует органику, сложные полимеры или материалы на квантовых точках. Дешевые, простые в производстве и обладают фантастическими способностями поглощения. Несмотря на сравнительно низкий КПД в диапазоне 6-15%, эти солнечные элементы уже сегодня могли бы получить широкое применение, если бы не короткий срок службы. Нынешний рекорд устойчивости не превышает 2000 часов, или менее 3 месяцев, что недостаточно для массового производства и применения.
Долгое время эффективность преобразования не превышала 5-7%, но с переходом на тонкопленочные технологии поднялась до 14-16%. КПД довольно стабилен, поскольку «рыхлая» по форме поверхность ячеек хорошо поглощает даже слабый или рассеянный свет.
Коэффициент полезного действия немного меньше поликристаллов, но среднегодовая отдача выше.Влияние на КПД солнечных электростанций сторонних факторов
Эффективность панелей после сборки, связанная с их конструктивными особенностями, остается неизменной.
Совсем иначе дело обстоит с постоянно меняющимися внешними факторами воздействия.
- Уровень освещения. Оказывает максимальное воздействие на все фотоэлектрические системы. При полном отсутствии света абсолютное большинство современной фотовольтаики не функционирует вообще. Исключение составляют экзотические варианты с дополнительным слоем люминофора длительного свечения.
- Направление на солнце и рассеянный свет. При больших углах наклона наибольшее падение реального КПД происходит у монокристаллических солнечных панелей. Минимальное воздействие ухудшение условий освещения оказывает на редкоземельные тонкопленочные батареи.
- Падение тени. Особенно неблагоприятно сказывается на кристаллических модулях, вплоть до вероятности выхода их из строя. Пленочные конструкции страдают от этого меньше.
- Осадки. Сами по себе дождь, снег или град практически не изменяют эффективность преобразования. Единственная опасность состоит в возможном механическом повреждении защитного слоя, что грозит потерей герметичности и возникновением эффекта PID.
- Температурные колебания. Наиболее опасны для модулей быстрые смены циклов замерзания/оттаивания. Низкие температуры изменения в КПД солнечных батарей не вызывают. Однако к высоким очень чувствительны Poli-Si, и особенно Mono-Si. С превышением показателя +25°C монокристаллы начинают терять эффективность примерно на 0,5% с каждым градусом. Нагрев поверхностного слоя до 60-70°C, что часто бывает летом в жарких регионах, приводит к потере 20% номинальной производительности.
Остается надеяться, что в следующих поколениях солнечных электростанций их КПД будет зависеть от внешних факторов минимально.
Похожие статьи
Как ухаживать за солнечными батареями в разное время года
Как ухаживать за солнечными батареями? Понятие ухода включает в себя ряд определенных действий. Все они достаточно просты и в большинстве случаев могут выполняться самостоятельно. Для каждого элемента системы предусмотрены свои правила, которые мы коротко перечислим.
Деградация солнечных панелей: причины возникновения и как ее обнаружить?
Как и любое другое оборудование, фотоэлектрические системы со временем теряют свои эксплуатационные качества.
Это явление известно под названием деградация солнечных панелей, или PID (англ. – potential induced degradation). В зависимости от обстоятельств она может быть обратимой или необратимой, а уменьшение ее скорости является одной из важнейших технологических задач фотовольтаики.
Сможет ли зеркало повысить эффективность солнечной батареи ?
Огромные вложения в гелио энергетику по всему миру связаны не только с заботой об окружающей среде. Не менее важная причина – финансовая. Теоретический предел КПД фотоэлектрических панелей превышает 80%. А эффективность нынешних моделей составляет в среднем 20-25%. Это вынуждает инженеров и ученых постоянно искать способы повышения удельной производительности – а, значит, и выгоды. Один из исследуемых вариантов – установка зеркал для солнечных батарей.
Солнечные батареи по технологии PERC
Примерно с середины 1980-х годов инженеры начали активно работать над разработкой технологии отражения солнечного луча от задней поверхности фотоэлектрических панелей.
Это позволило бы существенно увеличить поглощение света без роста затрат на изготовление ячеек. К сожалению, технологии того времени не позволяли добиться желаемого результата. И пассивированный излучатель тыльной части солнечных элементов (англ. PERC – Passivated Emitter Rear Cell) удалось создать только в 21 веке.
Нужен совет?
Если вам сложно определиться с выбором, напишите нам через форму обратной связи
Задать вопрос
Помочь найти?
Если вы не нашли то, что искали, воспользуйтесь поиском по магазину
Акции %
Товары со скидками, ограниченное предложение, успейте купить выгодно!
Смотреть товары
Насколько эффективны солнечные панели в 2023 году?
Какие факторы определяют эффективность солнечных батарей?
Солнечные панели — отличный способ бесплатно производить электроэнергию для дома, но насколько эффективны различные типы солнечных панелей и что влияет на уровень их эффективности? В этой статье мы ответим на эти вопросы о солнечной энергии и многом другом и поможем вам понять, насколько эффективны солнечные панели в Великобритании.
Хотя мы можем дать вам хорошее представление о том, насколько эффективными могут быть солнечные панели, установленные в вашем доме, вы можете получить действительно точную оценку, только обратившись за консультацией к сертифицированному специалисту по установке солнечных батарей. Это то, с чем мы можем вам помочь.
Не тратьте часы на поиск ближайших к вам специалистов по установке солнечных батарей. Просто потратьте минуту или две, заполнив нашу короткую форму, и мы свяжем вас с 3 установщиками солнечных батарей в вашем районе. Нажмите кнопку ниже, чтобы начать.
- Цитаты местных инженеров
- Возможна оплата финансовыми средствами
- Экономьте до 522 фунтов стерлингов в год
ПОЛУЧИТЬ ЦЕНУ СЕЙЧАС
Это займет всего 30 секунд
Оптимизируйте свой дом и спасите планету
Узнайте больше в нашем руководстве
- Какие факторы определяют эффективность солнечных панелей?
- Какие типы солнечных панелей наиболее эффективны?
- Эффективность солнечных панелей в экстремальных условиях
- 4 ключевых параметра при выборе солнечных панелей
- Будущее эффективности солнечных панелей
Какие типы солнечных панелей наиболее эффективны?
Существует множество типов солнечных панелей.
Наиболее распространенными типами солнечных панелей являются:
Монокристаллические солнечные панели
Поликристаллические солнечные панели
Тонкопленочные солнечные панели
Важно понимать, что эффективность отдельного солнечного элемента не равна эффективность солнечных панелей (модулей) как системы. В то время как эффективность солнечной панели обычно составляет около 15-20%, в некоторых случаях эффективность солнечных элементов может достигать 42%.
Однако, если не указано иное, рабочие характеристики солнечных элементов измеряются в лабораторных условиях. Таким образом, хотя 42% — впечатляющий показатель, лабораторные условия отличаются от реальных, и это неприменимо к бытовым пользователям.
Монокристаллические солнечные панели
Монокристаллические солнечные панели, также называемые монокристаллическими элементами , изготавливаются из чистейшего кремния.
Кристалл этого типа кремния выращивается в сложном процессе для получения длинного стержня. Затем стержень разрезают на пластины, из которых изготавливаются солнечные элементы. Известно, что монокристаллические солнечные панели обеспечивают наивысшую эффективность в стандартных условиях испытаний по сравнению с двумя другими типами солнечных элементов. Текущий КПД монокристаллической солнечной панели составляет 22-27%. Вы можете узнать монокристаллическую панель по закругленным краям и темному цвету.
Поликристаллические солнечные панели
Солнечные панели, изготовленные из поликристаллических солнечных панелей , также называемых поликристаллическими элементами , немного менее эффективны, чем панели, состоящие из монокристаллических солнечных элементов. Это связано с характером производства. Кремний выращивается не как отдельная ячейка, а как блок кристаллов. Затем эти блоки разрезают на пластины для производства отдельных солнечных элементов.
Текущий КПД поликристаллических солнечных панелей составляет 15-22%. Вы можете распознать поликристаллическую солнечную панель по квадратному вырезу и синему пятнистому цвету.
Тонкопленочные солнечные панели
Тонкопленочные солнечные панели изготавливаются путем покрытия подложки из стекла, пластика или металла одним или несколькими тонкими слоями фотогальванического материала. Тонкопленочные солнечные панели обычно гибкие и легкие. Известно, что тонкопленочные солнечные панели изнашиваются несколько быстрее, чем моно- и поликристаллические солнечные панели. Производство таких панелей менее сложное, поэтому их производительность на 5% меньше, чем эффективность монокристаллических солнечных панелей. Обычно тонкопленочные элементы обеспечивают КПД солнечной панели в пределах 15-22%.
Технология тонкопленочных солнечных панелей сокращает разрыв в эффективности с более дорогими типами солнечных панелей, поэтому тонкопленочные солнечные панели устанавливаются в крупномасштабных проектах и на рекордных солнечных электростанциях.
Эффективность солнечных панелей в экстремальных условиях
Ни один клиент не хочет, чтобы солнечные панели были технически ненадежными. У солнечной энергии есть большие преимущества, но важно, чтобы в вашем доме была установлена солнечная панель правильного типа. Чтобы гарантировать качество солнечной панели, она тщательно тестируется в экстремальных условиях.
Снег
Толстый слой снега может быть слишком тяжелым для солнечной батареи. Солнечные элементы перестают работать, когда на солнечной панели накапливается более 5 см снега, что снижает эффективность солнечной панели на 100%. Однако наклон солнечных панелей позволяет снегу просто соскальзывать, а если нет, то его можно убрать вручную.
В нормальную снежную погоду солнечные панели все еще могут работать и генерировать электричество. Также существует вероятность того, что снег на земле будет отражать солнечный свет на панели.
Для получения дополнительной информации о том, насколько эффективны солнечные батареи зимой, посмотрите наше видео ниже.
Ветер
Ветер является одной из наиболее предсказуемых причин повреждения солнечных батарей. Производители солнечных панелей проводят обширные испытания в аэродинамической трубе, чтобы уменьшить потенциальный ущерб. По данным Research Gate, с увеличением скорости ветра наблюдается небольшое снижение эффективности солнечных панелей.
При этом ветер имеет и положительные эффекты. Влияние ветра не охлаждает панели и при охлаждении панелей на 1 градус КПД увеличивается на 0,05%.
Град
Испытание на град состоит из стрельбы искусственным градом со скоростью от 20 до 30 м/с . Солнечные элементы остаются неповрежденными на таких скоростях. Согласно отчету NREL, анализ 50 000 солнечных энергетических систем, установленных в период с 2009 по 2013 год, показывает, что только 0,1% всех систем либо работали неэффективно, либо были повреждены во время града. Солнечные панели спроектированы так, чтобы выдерживать такие экстремальные погодные условия.
Лед
Лед образуется на поверхности солнечных элементов, когда нет 9Наносится силиконовое покрытие 0045 . Нарастание льда потенциально может снизить эффективность солнечной панели с 25 до 100% .
Химический остаток
Чтобы химический остаток растворился, на поверхность солнечных элементов должно выпасть не менее 20 мм осадков. Исследования показали снижение эффективности солнечных панелей на 0,2% эффективности солнечных панелей, когда они покрыты слоем химического отложения.
УФ-деградация
Структура солнечного элемента может быть расслоена на УФ-индуцированная деградация . Еще одним последствием может быть обесцвечивание отдельных солнечных элементов. Из-за воздействия первоначального солнечного света на поверхности панели может образовываться слой оксида бора, который снижает эффективность на 1–3% в течение первых 1000 часов.
Испытание на влажное тепло
Испытание на влажное тепло проводится для проверки долговечности солнечных панелей в условиях высокой влажности . Влажность может привести к коррозии, нарушению соединения модуля и общему снижению эффективности солнечной панели.
Сопротивление изоляции
Сопротивление изоляции определяется прочностью материала. В слабых материалах утечка тока может произойти по краям солнечной панели.
Термическое циклирование
Термическое циклирование может привести к выходу из строя компонентов солнечной панели. Эти компоненты включают в себя солнечные элементы, межсоединения, паяные соединения и модульные соединения.
При установке важно учитывать все факторы, которые могут повлиять на эффективность солнечной панели . Кроме того, важно, чтобы максимизировал выход с самого начала.
Расширенное тестирование эффективности солнечных панелей в экстремальных условиях
Тестирование эффективности солнечных панелей проводится для предотвращения продажи низкокачественных солнечных панелей на рынке.
Производитель должен доказать, что солнечные элементы имеют долгосрочную долговечность и долгосрочную эффективность . Солнечные панели, доступные на рынке Великобритании, сертифицированы после прохождения обширных испытаний.
Обычно солнечные элементы тестируются на современных полностью автоматизированных испытательных стендах. Этот высокий стандарт в процессе тестирования позволяет классифицировать эффективности солнечных панелей в группах с аналогичной выходной мощностью .
4 ключевых атрибута при выборе солнечных панелей
Стоимость ваших солнечных панелей за квадратный метр.
Эффективность солнечной панели всего модуля солнечной панели.
Срок службы отдельных солнечных элементов.
- Эстетика и стиль вашей солнечной панели.
Вы также можете учитывать накопление электроэнергии, производимой вашими солнечными панелями в течение дня.
Дома в Великобритании с солнечными панелями вырабатывают электроэнергию в течение дня, и, установив систему хранения солнечных батарей, вы можете использовать эту электроэнергию по вечерам, тем самым снижая свою зависимость от сети.
Чтобы помочь вам найти лучшие солнечные панели для вашего конкретного дома, вы можете следовать нашему 6-шаговому видеогиду:
Будущее эффективности солнечных батарей
На рынке солнечной энергии существует массовая конкуренция . Развивающиеся страны-гиганты, такие как Китай и Индия, в настоящее время являются крупнейшими загрязнителями. Однако ожидается, что эта конкуренция приведет к снижению цен на солнечные панели, а также к более эффективным решениям для хранения.
Изменение приведет к менее дорогим и более эффективным модулям солнечной энергии, которые можно будет легко установить в вашем доме.
Доступность и эффективность солнечных панелей значительно улучшились за последние десятилетия. Правительство Великобритании с помощью различных грантов на солнечные панели побуждает домохозяйства выбирать возобновляемые источники энергии для питания своих домов.
С другой стороны, исследователи постоянно ищут пути повышения эффективности фотогальваники, чтобы максимально использовать солнечную энергию.
Мы делаем процесс выбора наиболее эффективной солнечной панели проще и проще, предоставив вам бесплатных, ни к чему не обязывающих котировок от разных поставщиков. Просто заполните контактную форму в верхней части страницы, указав свои потребности и предпочтения, и мы свяжемся с вами с самыми выгодными предложениями.
- Цитаты местных инженеров
- Возможна оплата финансовыми средствами
- Экономьте до 522 фунтов стерлингов в год
ПОЛУЧИТЬ ЦЕНУ СЕЙЧАС
Это займет всего 30 секунд
Оптимизируйте свой дом и спасите планету
Таблица эффективности лучших исследовательских клеток | Photovoltaic Research
NREL ведет список самых высоких подтвержденных коэффициентов преобразования для исследований.
элементов для ряда фотоэлектрических технологий, построенных с 1976 года по настоящее время.
Узнайте, как NREL может помочь вашей команде с сертифицированными измерениями эффективности.
Получите доступ к данным об эффективности наших исследовательских ячеек.
Загрузить таблицу
Или загрузить полный файл данных или руководство по данным.
Загрузить диаграммы для конкретных технологий:
Кристаллические кремниевые элементы
Однопереходные элементы из арсенида галлия
Многопереходные элементы
Тонкие пленки
Возникающие фотоэлектрические элементы.
Устройства, включенные в эту таблицу современного уровня техники, имеют эффективность,
подтверждены независимыми признанными испытательными лабораториями, например, NREL, AIST, JRC-ESTI и
Fraunhofer-ISE — и сообщается на стандартизированной основе. Замеры для новых
записи должны соответствовать Стандартным условиям тестирования или отчетности, как определено
глобальный эталонный спектр для плоских устройств и прямой эталонный спектр
для концентраторов, как указано в стандартах IEC 60904-3 издание 2 или ASTM G173.
Эталонная температура составляет 25°C, а площадь – это общая площадь ячейки или площадь
определяется отверстием.
Результаты эффективности ячеек представлены для семейств полупроводников:
- Многопереходные ячейки
- Однопереходные элементы из арсенида галлия
- Элементы из кристаллического кремния
- Тонкопленочные технологии
- Новые фотогальваники.
Около 28 различных подкатегорий обозначены характерными цветными символами.
Самый последний мировой рекорд для каждой технологии выделен вдоль правого края
во флаге, который содержит эффективность и символ технологии. Компания
или группа, изготовившая устройство для каждой самой последней записи, выделена на графике жирным шрифтом.
Информация, представленная NREL, предоставлена добросовестно, но NREL не может принять прямая ответственность за любые ошибки или упущения. Сюжет не защищен авторскими правами и могут использоваться в презентациях и публикациях с примечанием, которое гласит: «Это сюжет предоставлен Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии, Голден, Колорадо».
| Этикетка | Полное имя (если отличается от этикетки) |
|---|---|
| АИСТ | Национальный институт передовых промышленных наук и технологий |
| Альта | устройств Alta |
| АМЕТЕК | |
| Амоникс | Амоникс Инк. |
| АРКО | Атлантик Ричфилд Компания |
| АСУ | Университет штата Аризона |
| Боинг | Компания Боинг |
| ДГИСТ | Институт науки и технологий Тэгу Кёнбук |
| EMPA | Швейцарские федеральные лаборатории материаловедения и технологии |
| EPFL | Федеральная политехническая школа Лозанны |
| ЕвроСНГ | |
| ФГ-ИСЭ | Институт систем солнечной энергии Фраунгофера |
| Первая солнечная | Первая солнечная корпорация |
| ГЭ | |
| Технологический институт Джорджии | Технологический институт Джорджии |
| Гронинген | Университет Гронингена |
| Гелиатек | |
| Гонконг | Гонконгский университет науки и технологий |
| ХЗБ | Центр Гельмгольца Берлин |
| IBM | Международные бизнес-машины |
| ИККАС | Институт химии Китайской академии наук |
| КЭС-УПМ | Instituto de Energía Solar – Политехнический университет Мадрида, |
| ИСКАС | Институт полупроводников Китайской академии наук |
| ИСФХ | Институт исследований солнечной энергии Hamelin |
| Япония Энергия | |
| Канека | Солнечная энергия Канека |
| Кодак | |
| Конарка | Конарка Текнолоджиз Инк. |
| Копин | ООО Копин |
| КРИКТ | Корейский научно-исследовательский институт химической технологии |
| ЛГ | LG Electronics |
| Мацусита | |
| Массачусетский технологический институт | Массачусетский технологический институт |
| Мицубиси | Мицубиси Кемикал Корп. |
| Мобил Солар | |
| Моносолнечный | Компания Моносолар, ООО |
| НИМС | Национальный институт материаловедения |
| № Каролина Стэйт У. | Университет штата Северная Каролина |
| НРЭЛ | Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии |
| Оксфорд | |
| Оксфорд PV | |
| Панасоник | |
| Филипс 66 | |
| Фотонная энергия | |
| Плекстроникс | Плекстроникс Инк. |
| Радбуду | Университет Радбауд |
| Рейнергия | |
| RCA | |
| Сандия | Национальные лаборатории Сандия |
| Санё | Санио Электрик Компани Лтд. |
| SCUT-CSU | Южно-Китайский технологический университет – Центральный южный университет |
| SCUT-eFlexPV | Южно-Китайский технологический университет – eFlexPV |
| Острый | Sharp Solar |
| Сименс | |
| Соитек | |
| Соларекс | |
| СоларФрон | Солнечная граница |
| SolarJunc | Корпорация “Солнечный узел” |
| Солармер | |
| Солексель | |
| Солибро | Солибро ГмбХ |
| Спектролаб | Спектролаб Инк. |
| Шпиль | |
| ШпильПолукон | Spire Semiconductor LLC |
| Стэнфорд | Стэнфордский университет |
| Сумитомо | Сумитомо Кемикал Ко. Лтд. |
| СанПауэр | Корпорация SunPower |
| Тек Тайваня | |
| Трина | |
У. Дрезден | Университет Дрездена |
| У. Линц | Университет Линца |
| Ю. Мэн | Университет штата Мэн |
| Ю. Квинсленд | Университет Квинсленда |
| У. Т.о. Флорида | Университет Южной Флориды |
| У. Штутгарт | Университет Штутгарта |
У. Больше новостей |