Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

КПД солнечных панелей - самые эффективные фотоэлементы, расчет и схемы

КПД у разных типов солнечных панелей

Существует несколько разновидностей солнечных модулей, которые изготавливаются по собственным технологиям и обладают определенными параметрами. КПД солнечных панелей определяет их способность преобразовать солнечную энергию в электрический ток. Расчет производится путем деления мощности энергии, вырабатываемой панелью, на мощность потока света, падающего на рабочую поверхность.

Показатели панелей изначально определялись при стандартных лабораторных условиях (STS):

  • уровень инсоляции — 1000 вт/ м2
  • температура — 25°

Большинство современных производителей производят тестирование каждой собранной батареи и прилагают результаты к документации при продаже. Это дает более полную и корректную информацию о каждой панели, поскольку в процессе изготовления возможны некоторые отклонения от технологических нормативов. Поэтому сравнение любых двух (или более) панелей всегда выявляет небольшое расхождение демонстрируемых параметров.

Практически любые отклонения в первую очередь отражаются на эффективности, т. е. на КПД солнечной батареи. Из-за этого все разновидности не имеют четко определенного значения. Обычно указывают довольно широкий диапазон, который может давать заметную разницу параметров солнечных модулей, изготовленных по одинаковой технологии.

Все виды фотоэлементов обладают определенными свойствами, определяющими эффективность солнечных батарей. Каждая разновидность имеет свои пределы возможностей, обусловленные строением и составом полупроводников.

Новый мировой рекорд: эффективность солнечных батарей повысили до 29,15%

Научно-исследовательская группа Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) описала в журнале Science разработку тандемного солнечного элемента из перовскита и кремния. Его КПД составил 29,15%. На текущий момент — это новый мировой рекорд. Предыдущие показатели КПД были в районе 28%. Исследователи планируют довести эффективность тандемного солнечного элемента до 30% и даже превысить этот показатель.

Для солнечных элементов базовым материалом является кремний, а разработки с использованием перовскита (титаната кальция) ведутся параллельно. Ученые думают, что возможности перовскита еще не раскрыты и используя оба материала, они получают прирост эффективности.

Солнечные элементы, состоящие из двух полупроводников с различной шириной запрещенной зоны, способны демонстрировать высокую эффективность по сравнению с отдельными элементами, так как тандемные элементы полнее используют солнечный спектр. В частности, обычные кремниевые солнечные элементы главным образом эффективно преобразуют в электрическую энергию инфракрасную часть солнечного спектра, в то время как соединения перовскита могут эффективно преобразовывать видимую часть спектра, повышая КРД тандема.
Использование перовскита и кремния не увеличивает стоимость солнечных панелей.

Виды солнечных фотоэлементов и их КПД

Существуют разные виды солнечных батарей:

  • кремниевые
  • теллур-кадмиевые
  • из арсенида галлия
  • из селенида индия
  • полимерные
  • органические
  • комбинированные, многослойные

Самые эффективные солнечные панели из тех, что находятся в серийном производстве —

кремниевые.

Их выпускают в двух видах:

  • монокристаллические. Изготавливаются из тонких пластинок, срезанных с цельного (монолитного) кристалла кремния. Считается, что это — лучшие солнечные панели, демонстрирующие КПД от 17 до 22 %
  • поликристаллические. Заготовкой для этих элементов является брикет кремния, который был расплавлен и разлит по формам. Такие панели обладают немного сниженными показателями по всем позициям, чем монокристаллические. Их КПД находится в диапазоне 12-17 %

Есть еще одни современные солнечные батареи с высоким КПД — это панели на основе селенид-индия. Они способны выдать КПД 15-20 %. Несколько меньшими качествами обладают элементы из теллурида кадмия — не более 10-12 %.

Остальные виды значительно уступают лидерам — аморфные и полимерные элементы демонстрируют КПД не более 5-6 %. Необходимо учитывать, что приведенные показатели — усредненные. У разных производителей есть образцы, превышающие обычные нормы эффективности.

Это не меняет общей картины, но демонстрирует необходимость совершенствования технологий, разработки новых методов производства фотоэлементов.

От чего зависит эффективность?

КПД солнечных фотоэлектрических установок составляет лишь малую часть от теоретически возможных показателей. Расчетный КПД доходит до 80-87 %, но изъяны технологии, недостаточная чистота материалов и неточность сборки элементов существенно снижают эти значения. Основная проблема кремниевых элементов заключается в способности поглощать лучи только инфракрасного спектра, а энергия ультрафиолетовых участков остается неиспользованной.

Проблема состоит в дороговизне процессов очистки, выращивания кристаллов и прочих тонких процедур, без которых ожидаемого эффекта не удастся добиться. Все солнечные панели с высоким КПД отличаются высокой стоимостью, что делает их недоступными для массового пользователя.

Необходимо учитывать также погодные и климатические условия.

Самая производительная система не сможет демонстрировать высокие результаты, если источник энергии скрыт за тучами, или находится низко над горизонтом. Этот фактор не подлежит регулированию, единственным способом борьбы с ним может стать повышенная эффективность солнечных панелей.

Некоторые разновидности фотоэлементов способны вполне стабильно вырабатывать энергию в пасмурную погоду, например, тонкопленочные виды. Однако, их производительность невысока и не дает нужного количества энергии. Чем выше КПД батарей, тем сильнее падает количество вырабатываемой энергии при появлении облачности.

Ежегодно появляются заявления от различных компаний или групп ученых о разработке высокоэффективных образцов солнечных панелей, стабильно работающих в сложных условиях. Однако, в продаже до сих пор есть только привычные кремниевые или пленочные разновидности, а новинок не видно. Причиной этого является слишком высокая себестоимость производства и нестабильность результатов технологий, вынуждающие изготовителей пока отказываться от недоработанных новшеств.

Срок службы и окупаемость

Большинство солнечных панелей способны работать по 25 лет и более. Однако, первоначальные характеристики со временем ухудшаются, происходит падение производительности и, как следствие, уменьшение КПД. Факторы, влияющие не длительность эксплуатации фотоэлементов:

  • тип конструкции. Чем выше изначальная производительность, тем более высокие результаты панель будет показывать после многолетней службы
  • условия эксплуатации. В регионах с сильными среднесуточными и среднегодовыми перепадами температур ресурс панелей быстро уменьшается. Происходит физический износ полупроводников, нарушается прочность соединения слоев, образующих p-n переход. Все эти факторы отрицательно влияют на КПД солнечных модулей

Окупаемость панелей в первую очередь зависит от инсоляции — количества солнечной энергии, доступной фотоэлементам. Здесь необходимо учитывать следующие факторы:

  • продолжительность светового дня
  • положение солнца над горизонтом
  • погодные условия в регионе

Практика показывает, что средний процент деградации солнечных батарей составляет 0,6 % в год.

Однако, к естественным процессам прибавляются внешние воздействия — температурные, механические и т.п. Поэтому производители обычно гарантируют, что в течение 10 лет эксплуатации производительность не упадет больше, чем на 10 %.

Вопрос окупаемости солнечных панелей всерьез никем не рассматривается. Существуют приблизительные расчеты, показывающие количество выработанной энергии и ее среднюю стоимость в течение 10, 25 лет. Эти данные не способны показать реальной картины, поскольку все комплексы работают в собственных условиях, подвергаются тем или иным воздействиям и не могут гарантировать заданной производительности.

Специалисты утверждают, что для некоторых регионов окупаемость солнечных батарей никогда не наступает, в других местностях она составляет около 10 или 15 лет.

Подробные исследования не производятся, или ведутся только для данного района. Если необходимо узнать технико-экономические показатели СЭС, приходится каждый раз производить индивидуальный расчет для данных условий, моделей солнечных модулей и прочих факторов воздействия.

Самые эффективные солнечные батареи

Обычный пользователь не старается глубоко вникнуть в теорию, поэтому он чаще всего задает вопрос — хочу купить солнечные панели, какие лучше? Вопрос простой, но ответить на него однозначно крайне сложно. Все зависит от возможностей и потребностей покупателя.

Споры о том, какие солнечные батареи самые эффективные ведутся с самого начала их использования. Несмотря на приоритет кристаллических кремниевых конструкций, нередко впереди оказываются другие виды панелей. Есть рекордсмены в этой области, например, фирма Sharp объявила о создании панелей с КПД 44 %. Эта же фирма создала модули с эффективностью 37,9 %. Есть образцы от других разработчиков с КПД около 32 %. Все эти модели весьма дороги и в массовое производство пока не поступают. Нерентабельность — основная проблема развития солнечных модулей.

Исследования и разработки для повышения КПД

Наиболее перспективным направлением исследований считается создание многослойных панелей.

Основной упор делается на возможность получения энергии от инфракрасных и ультрафиолетовых лучей, которые во многом более активны, чем видимые части спектра. Работы ведутся и в области очистки кремниевых структур, создания наиболее однородных и чистых кристаллов.

Еще одним направлением является создание максимально плотных и ровных соединений полупроводников. Электрический ток возникает на границе двух материалов, и, если поверхность обоих изобилует впадинами и прочими изъянами, эти участки исключаются из общей рабочей зоны. Проблема технически сложная, поскольку речь идет о микронной точности шлифовки. Для промышленного производства эти методики пока слишком сложны, а цены на панели будут недоступны рядовым покупателям. Процесс исследований происходит непрерывно, поэтому ожидать положительных сдвигов можно в любой момент.

Видео-инструкция по сборке своими руками

Цены и где лучше купить солнечные батареи

Эффективность солнечных батарей: преимущества и недостатки

Если вы хотите вложить средства в установку солнечной системы, которая будет вырабатывать необходимое количество электроэнергии, то нужно все тщательно просчитать и в первую очередь эффективность. Чем выше показатель эффективности, тем быстрее окупятся ваши расходы, и тем больше вы получите тока от солнечного света. Но не все знают, что по причине неправильной эксплуатации батареи могут работать с производительностью меньше заявленного значения. Чтобы этого не допустить, нужно разобраться, какие факторы влияют на уровень выработки и как можно увеличивать общую эффективность.

Содержание статьи

Какие факторы влияют на эффективность панелей

Максимальный показатель эффективности достигается солнечными батареями только при соблюдении определенных условий. Что сюда входит?

Угол наклона панелей

Когда солнечные лучи попадают на панель под углом 90 градусов, то есть перпендикулярно, это позволяет получить наибольший процент выработки электроэнергии. Очень важно следить за углом наклона и выставлять соответствующим образом, согласно рекомендациям специалистов, хотя бы раз в сезон. Есть солнечные панели, которые оснащены функцией автоматически регулировки и слежением за солнечными лучами, однако такие конструкции не из дешевых.

Регулярное очищение поверхности

Грязь, пыль, снег засоряют фотоэлементы и не дают им с высокой эффективностью поглощать солнечный свет. Чем чище поверхность, тем больше электроэнергии вы получите. Протирать солнечные батареи необходимо несколько раз в сезон, а зимой регулярно очищать от снега и наледи.

Погодные условия

От погоды также многое зависит. Например, при пасмурной погоде эффективность солнечных батарей снижается до 5 раз, так как плотность солнечного излучения падает. В дождливые и снежные дни батареи и вовсе могут ничего не вырабатывать, так как результат напрямую зависит от того, насколько ярко светит солнце.

Температура

Утверждение, чем жарче на улице, тем больше будет производительность солнечных панелей не верное. Главное – это показатель солнечной радиации и угол попадания лучей на панель. Больше того, когда модуль от солнечного света сильно перегревается, а такая температура может доходить и до 80 градусов, эффективность работы панели снижается из-за сильного накала. Поэтому батарея сможет дать больше в зимний солнечный день, чем в летний зной. Чтобы снизить температуру модулей при нагреве, желательно оставлять между ними небольшое пространство, чтобы панели охлаждались от потока воздушных масс.

Отсутствие тени

При установке солнечных панелей следите, чтобы на протяжении дня на них не падала тень. То же самое касается деревьев, других построек и конструкций, которые могут заслонять солнечную станцию и тем самым снижать эффективность. Специалисты советуют устанавливать панели на южной стороне.

Таким образом, несоблюдение правил может привести к сильному изменению показателя эффективности работы солнечной панели и отразится на получении необходимого объема электроэнергии. Причем данный показатель может снизиться до 8 раз. Здесь очень важно соблюдать не каждый пункт в отдельности, а все в комплексе. Только так можно сохранить максимальную эффективность работы, заложенную производителем.

Что такое КПД

КПД – это коэффициент полезного действия. В работе солнечных батарей этот показатель измеряется в процентах и означает производительность одной панели – количество электроэнергии при стопроцентном использовании солнечного света. Значение эффективности указывается в паспорте солнечной батареи. Его также можно рассчитать самостоятельно: мощность электроэнергии разделить на мощность солнечной энергии, которая приходится на определенный размер площади панели.

В показатель чистой выработки уже включены энергозатраты, которые будут направлены на обеспечение работы других технических устройств, без которых получить ток от солнечной батареи и использовать его в бытовых целях не получится.

КПД – это экономическая обоснованность установки солнечных батарей. Его средний показатель находится в пределах от 12 до 25%. Наибольшее значение показывают кремниевые панели – от 17 до 22% при условии качественного сырья и правильной эксплуатации. Также не стоит рассчитывать на высокой процент эффективности, если погодные условия тому не соответствуют.

Наиболее эффективные модели батарей

В основе работы любой солнечной панели заложен принцип полупроводниковыми элементами выбивать из солнечного света атомы, которые обеспечивают электрический ток. Но одной батареи для получения большого количества будет недостаточно. Поэтому несколько штук, в среднем от 5 до 15, объединяют в целую систему. Чем больше панелей, тем больше электричества. Но количество полученного тока также зависит и от мощности панели, ее производительности.

Сейчас на рынке представлено несколько моделей солнечных батарей. Они в первую очередь отличаются между собой не только стоимостью, но и способом преобразования энергии, составом фотоэлементов, уровнем КПД, сроком службы. Наиболее эффективными считаются многослойные кремниевые модули. К ним относятся:

  • Монокристаллические.
  • Поликристаллические.
  • Амфорные.

Самыми эффективными считаются монокристаллические солнечные батареи. У них самый большой показатель КПД – 22%, потом идут поликристаллические со значением выработки 17% и амфорные – 5-7%. Но в зависимости от производительности устанавливается и цена на панели. Первый вариант наиболее дорогостоящий, зато отличается долгим сроком службы и практически отсутствием деградации.

Как увеличить КПД

Во-первых, чтобы получить максимальную эффективность работы солнечных батарей, необходимо соблюдать все вышеперечисленные правила, которые влияют на генерацию солнечного тока, а во-вторых, производительность зависит от качества панелей и заложенных в них технических характеристик. Самым важным критерием для получения высокого показателя КПД является угол наклона панелей. Смена угла наклона в зависимости от времени года и региона. Желательно при помощи точных расчетов регулировать положение модулей хотя бы один-два раза в сезон.

Увеличить эффективность смогут специальные системы слежения за солнцем. Они автоматически изменяют угол наклона панелей в зависимости от угла падения солнечных лучей на поверхность. Однако реализация такого решения обойдется недешево.

Больше, чем установлено в паспорте солнечной батареи, вы не сможете получить производительности. Этот вопрос находится в компетенции ученых, которые каждый день пытаются найти идеальную «формулу» невысокой себестоимости материалов для производства модулей и высокого КПД. На сегодняшний день уже есть модели батарей, которые состоят из разных материалов в виде слоев и поглощают не только ультрафиолетовое излучение, но и инфракрасное, тем самым вырабатывая тока в два раза больше. На сегодняшний день уже представлен ряд различных вариаций панелей, эффективность которых составляет 40% и выше. Однако они пока недоступны широкой массе потребителей.

 

Экономическая эффективность системы

Перед тем как установить солнечную станцию, необходимо просчитать ее экономическую эффективность. Стоимость солнечной батареи сегодня предельно высокая, а их вам может понадобиться от 5 до 15 в зависимости от необходимого показателя энергопотребления. С учетом значения КПД и общих затрат можно просчитать, когда окупится такое вложение средств и вы сможете бесплатно пользоваться электричеством.

Что влияет на срок окупаемости:

  • Стоимость солнечных батарей и их количество. Надежные панели из кремния с высоким показателем КПД обойдутся куда дороже, чем пленочные.
  • Тип солнечных батарей. Многослойные качественные модули смогут отработать в два, а то и в три раза дольше однослойных, более дешевых панелей.
  • Стоимость дополнительного оборудования. К общим расходам относится покупка инвертора, аккумулятора и контроллера. Без этих устройств солнечная система не сможет выдавать электричество для бытовых нужд.
  • Стоимость энергоресурсов в регионе. Если в вашем районе установлена низкая цена на электричество – 1 кВт, то срок окупаемости панелей будет намного дольше.
  • Срок службы батарей. При правильной эксплуатации надежные панели отслужат более 30 лет.
  • Месторасположение панелей и регион проживания. Если в вашем регионе благоприятные условия для работы солнечной станции, то соответственно, и эффективность их работы будет выше, а значит, быстрее окупят себя. Правильно выбранные крепления для солнечных панелей так же влиют на КПД и срок окупаемости.

Согласно статистике средний срок окупаемости солнечных батарей в Центральной и Южной Европе составляет около 5 лет.

С каждым годом ученые занимаются разработками новых технологий по созданию солнечных панелей, которые смогут выдавать больше энергии при захватывании солнечных лучей. А увеличенный показатель производительности сможет сократить срок окупаемости солнечной системы и тем самым повысить экономическую целесообразность ее установки.

 

Ученые придумали, как увеличить эффективность солнечных батарей — Российская газета

Петербургские ученые предложили новую технологию производства солнечных батарей. Они смогут преобразовать энергию Солнца в электричество с более высоким кпд, чем классические кремниевые элементы.

О том, что солнечные электростанции могут стать основой энергетики будущего, не раз говорил нобелевский лауреат Жорес Алферов. Но для этого надо существенно повысить отдачу солнечных батарей. А для этого заменить в них кремний на более эффективные полупроводники.

Идея начала реализовываться, в частности, в солнечных элементах, созданных на основе арсенида галлия. На них возлагались большие надежды. Cчиталось, что теперь эффективность солнечной энергетики резко пойдет вверх, но прогнозы не оправдались. Причин несколько, в том числе высокая цена. Дело в том, что подложку из дешевого кремния, на которой выращиваются кристаллы для солнечных панелей, заменили на дорогие химические элементы, в частности, германий. Ученики Алферова из Санкт-Петербургского академического университета нашли вариант, который позволяет решить эту проблему.

- Наша идея - оставить кремниевую подложку, а на ней разместить полупроводники из разных химических элементов, - объясняет один из авторов разработки Иван Мухин. - Требовалось подобрать такую комбинацию полупроводников, чтобы оптика солнечной панели была максимальной. Тогда она будет поглощать и превращать в электричество наибольшее количество солнечного света.

Залог такой оптики - предельное совпадение кристаллической решетки кремниевой подложки и полупроводников, из которых выращиваются солнечные панели. Если совсем просто, одни атомы должны максимально точно упаковываться на другие. Оказалось, что кремний - плохой контактер. Ему непросто подобрать подходящие варианты. После тщательного перебора вариантов ученые остановились на квартете: галлий - фосфор - нитрит - мышьяк. Теоретики подсчитали, что кпд такой конструкции составит около 40 процентов, в то время как у кремниевых фотоэлементов - 20-25 процентов. Ученые создали прототип нового изделия, и впервые в мире показали, что с помощью такой технологии можно получать солнечные элементы с высоким кпд. Теперь дело за тем, чтобы выйти из стен лаборатории и попробовать перспективные идеи превратить в инновации.

Эффективность солнечных батарей, их КПД и сроки окупаемости

Ежедневно на нашу планету поступают миллиарды киловатт солнечной энергии. Люди уже давно начали использовать эту энергию для своих нужд. С течением прогресса для преобразования энергии солнечного света стали использовать солнечные батареи. Но эффективны ли эти приборы? Сколько составляет КПД солнечных батарей, и от чего он зависит? Каков их срок окупаемости и как можно вычислить рентабельность использования солнечных батарей? Эти вопросы волнуют каждого, кто планирует или уже решил приобрести солнечные панели, поэтому этой актуальной теме посвящена настоящая статья.

Давайте вкратце разберем, на чем основан принцип действия солнечных панелей. В основе лежит физическое свойство полупроводников. Вследствие выбивания фотонами света электронов с внешней орбиты атомов, образуется достаточно большое количество свободных электронов. После замыкания цепи и возникает электрический ток. Но, как правило, одного-двух фотоэлементов для получения достаточной мощности не хватает, поэтому, в состав солнечных модулей чаще всего входит несколько солнечных батарей. Чем больше фотоэлементов соединяют вместе, то есть чем больше площадь солнечных панелей, тем больше и производимая ими мощность. Помимо площади панелей ощутимое влияние на производимую мощность оказывают интенсивность солнечного света и угол падения лучей.

Разбираем понятие КПД

Значение КПД панели получают путем деления мощности электрической энергии на мощность солнечного света, падающего на панель. На сегодняшний день среднее значение этого показателя на практике составляет 12-25%, в теории же эта цифра приближается к 80-85%. В чем же причина такой большой разницы? В первую очередь, это зависит от используемых для изготовления солнечных панелей материалов. Как уже известно, основной элемент, входящий в состав панелей, это кремний. Один из главных недостатков этого вещества – способность поглощать лишь инфракрасное излучение, то есть энергия ультрафиолетовых лучей тратится впустую. Поэтому одно из основных направлений, в котором работают ученые, пытающиеся увеличить КПД солнечных панелей – это разработка многослойных модулей.

Многослойные батареи представляют собой конструкцию, состоящую из слоев различных материалов. Их подбирают в расчете на кванты разной энергии. То есть один слой поглощает энергию зеленого цвета, второй – синего, третий – красного. В теории различные комбинации этих слоев могут дать значение КПД 87%. Но это, к сожалению, лишь теория. Как показывает практика, изготовление подобных конструкций в производственных масштабах очень трудоемкое занятие, да и стоимость таких модулей очень высока.

На КПД солнечных модулей влияет и вид используемого кремния. Панели, изготовленные из монокристаллического кремния, имеют более высокий коэффициент полезного действия, нежели панели из поликристаллического кремния. Но и цена монокристаллических батарей выше.

Основное правило: при более высоком КПД для генерации электроэнергии заданной мощности потребуется модуль меньшей площади, то есть в состав солнечной панели будет включено меньшее количество фотоэлементов.

Как быстро окупятся солнечные батареи?

Стоимость солнечных батарей сегодня достаточно высока. А с учетом небольшого значения КПД панелей, вопрос их окупаемости очень актуален. Срок службы батарей, работающих от солнечной энергии, составляет порядка 25 и более лет. О том, чем обусловлен столь долгий срок эксплуатации, мы поговорим чуть позже, а пока выясним озвученный выше вопрос.

На срок окупаемости влияют:

  • Тип выбранного оборудования. Однослойные фотоэлементы имеют более низкий КПД в сравнении с многослойными, но и гораздо меньшую цену.
  • Географическое положение, то есть чем больше солнечного света в Вашей местности, тем быстрее окупится установленный модуль.
  • Стоимость оборудования. Чем больше средств Вы потратили на приобретение и монтаж элементов, входящих в состав солнечной системы энергосбережения, тем длиннее срок окупаемости.
  • Стоимость энергоресурсов в Вашем регионе.

Средние цифры срока окупаемости для стран Южной Европы составляют 1,5-2 года, для стран Средней Европы – 2,5-3,5 года, а в России срок окупаемости равен примерно 2-5 годам. В ближайшем будущем эффективность солнечных батарей значительно увеличится, связано это с разработкой более совершенных технологий, позволяющих увеличивать КПД и снижать себестоимость панелей. А как следствие уменьшится и срок, в течение которого система энергосбережения на солнечной энергии окупит себя.

Сколько прослужат солнечные батареи?

В состав солнечных панелей не входят механические подвижные части, поэтому они достаточно надежны и долговечны. Как уже упоминалось выше, срок их службы составляет более 25 лет. При правильной эксплуатации они могут прослужить и 50 лет. Большим плюсом является то, что столь долгий срок службы обходится без крупных поломок, достаточно лишь систематически очищать зеркала фотоэлементов от пыли и других загрязнений. Это необходимо для лучшего поглощения энергии, а, следовательно, и для более высокого показателя КПД.

Долгий период службы является одним из главных критериев при принятии решения «приобретать или нет солнечные батареи». После того как батареи окупят сами себя, получаемая Вами электрическая энергия, будет абсолютно бесплатной. Даже если период окупаемости будет максимальным (порядка 6 лет), Вы как минимум 20-25 лет не будете платить за энергоресурсы.

Последние разработки, увеличивающие показатель КПД

Чуть ли не каждый день ученые по всему миру заявляют о разработке нового метода, позволяющего увеличить коэффициент полезного действия солнечных модулей. Познакомимся с самыми интересными из них. В прошлом году компания Sharp представила общественности солнечный элемент, эффективность которого составила 43,5%. Этой цифры они смогли добиться с помощью установки линзы для фокусировки энергии непосредственно в элементе.

Не отстают от компании Sharp и немецкие физики. В июне 2013 года они представили свой фотоэлемент площадью всего в 5,2 кв. мм, состоящий из 4-х слоев полупроводниковых элементов. Такая технология позволила добиться КПД в 44,7%. Максимальная эффективность в данном случае также достигается за счет помещения вогнутого зеркала в фокус.

В октябре 2013 года были опубликованы результаты работ ученых из Стэнфорда. Они разработали новый жаропрочный композит, способный увеличить производительность фотоэлементов. Теоретическое значение КПД составляет около 80%. Как мы писали выше, полупроводники, в состав которых входит кремний, способны поглощать лишь ИК-излучение. Так вот действие нового композитного материала направлено на перевод высокочастотного излучения в инфракрасное.

Следующими стали английский ученые. Они разработали технологию, способную увеличить эффективность элементов на 22%. Они предложили на гладкой поверхности тонкопленочных панелей разместить наношипы из алюминия. Этот металл был выбран по причине того, что солнечный свет им не поглощается, а, наоборот, рассеивается. Следовательно, увеличивается количество поглощаемой солнечной энергии. Отсюда и рост производительности солнечной батареи.

Здесь приведены лишь основные разработки, но дело ими не ограничивается. Ученые борются за каждую десятую долю процента, и пока им это удается. Будем надеяться, что в ближайшем будущем показатели эффективности солнечных батарей будут на должном уровне. Ведь тогда и выгода от использования панелей будет максимальной.

Статью подготовила Абдуллина Регина

В Москве уже применяют новые технологии освещения улиц и парков, я думаю, там экономическая эффективность была просчитана:

Насколько эффективны солнечные батареи зимой и в пасмурную погоду

Солнечная батарея может стать эффектным украшением дома и выгодным источником электричества. Однако многих волнует вопрос — будет ли эффективна конструкция в зимнее время года и в плохую погоду, когда солнечного света мало?

Мощность электроэнергии

Какую мощность можно получить, когда над панелями нависли тучи или Солнце находится слишком низко над горизонтом? Летом или в хорошую погоду на обеспечение стандартного набора бытовой техники потребуется не более 1 кВт или четыре батареи со стандартной мощностью 250 Вт. Зимой придется увеличивать количество на две дополнительные панели.

Особенности работы солнечных батарей

Распространенный миф, в который верят многие владельцы панелей — для преобразования солнечного света в электроэнергию требуется высокая температура, которая есть только в летнее время. На самом деле принцип работы батареи заключается в захватывании света без зависимости от температуры воздуха. При слишком высокой температуре панели перегреваются и выходят из строя. Поэтому яркое Солнце в морозный день — идеальные условия для работы батарей.

Однако зимой солнечный день короче, а значит на поверхность панелей попадает меньше света. К тому в зимнее время года Солнце находится низко относительно горизонта: свет тяжелее преодолевает сопротивление атмосферы, лучи не попадают на панели перпендикулярно.

Однозначно сказать, насколько упадет производительность конструкции, нельзя. Все зависит от региона и климатических условий. Например, на Дальнем Востоке выработка электроэнергии снизится лишь в 1,5 раза, а в Центральной России — более чем в 8 раз. Чтобы поддержать работу батареи, можно отрегулировать угол наклона панели. Стандартно рекомендуется увеличить угол наклона зимой на 10-15 градусов. Однако на практике стоит ориентироваться на погодные условия: если в регионе идет сильный снегопад, можно вовсе развернуть панель вертикально.

Вторая проблема, которая снижает эффективность работы батареи — налипающий снег, которые уменьшает площадь панели. У владельца конструкции есть два варианта: счищать снег вручную или подождать, пока он растает от нагрева панелей. Тот снег, который покрывает площадь рядом с панелями, играет на руку владельцу солнечной батареи. Панели начинают отражать свет не только от Солнца, но и от снега. Замечено, что более всего вырастает эффективность поликристаллических кремниевых панелей, которые лучше всего улавливают отраженный, рассеянный свет.

Во время дождя и облачности панель также поглощает меньше света. Однако нивелировать разницу могут те же кремниевые батареи. Они могут поглощать рассеянный свет, который проходит сквозь облака. Эффективность поликристаллических кремниевых конструкций обусловлена хаотичным, нестандартным расположением отдельных модулей. При прямом падении света такое расположение снизит КПД, но при рассеянном, отраженном свете, который бывает в пасмурную погоду, расположение незаменимо.

Как повысить эффективность работы

Чтобы производительность солнечной батареи зимой и в пасмурную погоду падала меньше, рекомендуется использовать аккумулятор. Он накапливает и сохраняет всю энергию, выработанную в течение последних часов или дней. Однако именно зимой велик риск короткого замыкания или выхода батареи из строя из-за слишком яркого света. Поэтому для использования накопленной энергии необходим контроллер:

  • PWM — с широтно-импульсной модуляцией;
  • MPPT, способный следить за точкой максимальной мощности. Такой контроллер следит за повышением тока и не допускает снижения мощности панели. В результате даже зимой на протяжении всего времени поддерживается оптимальная нагрузка.

Лучшие модули для работы с пониженной освещенностью

Сегодня существует несколько видов панелей. Они отличаются по используемым материалам:

  • кремниевые — поли- и монокристаллические;
  • аморфные.

Все эти разновидности значительно снижают КПД в условиях малой освещенности. Альтернативой могут служить графеновые батареи. Панели покрыты дополнительным слоем — графеном. Он способен использовать снег и дождь как дополнительные источники электричества. То есть перепад эффективности в разную погоду и разный сезон будет нивелирован.

Заключение

Действительно, эффективность солнечных батарей зимой и в пасмурную погоду снижается. Настолько, что пользователю приходится либо устанавливать по 1-2 дополнительные панели, либо часть электроэнергии получать стандартным путем. Однако есть способы, которые позволяют с прежней эффективностью использовать батареи в плохую погоду.

Ученые повысили эффективность солнечных батарей - Энергетика и промышленность России - № 06 (386) март 2020 года - WWW.EPRUSSIA.RU

Газета "Энергетика и промышленность России" | № 06 (386) март 2020 года

Возобновляемые источники энергии становятся устойчивым трендом в мировой электроэнергетике. По данным BloombergNEF, в 2019 году рынок ВИЭ вырос на 44 %, а в ряде стран доля «зеленой» энергии уже достигает 20‑30 % в общем объеме энергопотребления. Значительная часть выработки возобновляемой энергии приходится на электростанции, преобразующие солнечный свет в энергию, и этот сегмент ВИЭ продолжает расти. В 2019 году объем продаж солнечных панелей превысил 121 ГВт, в этом году они могут увеличиться еще на 60 ГВт, по данным PV InfoLink. При этом пять лет назад суммарная мощность всех солнечных батарей в мире не превышала 50 ГВт, а десять лет назад составляла всего около 1 ГВт.

В конструкции большинства применяемых преобразователей массового производства используются неорганические полупроводниковые материалы на основе кремния с КПД около 20 %. Еще большая эффективность (до 40 %) получена для каскадных преобразователей, которые используются для энергоснабжения космических аппаратов, но их производство обходится в несколько раз дороже, чем выпуск солнечных панелей наземных электростанций. Каскадные панели, в которых каждый фотоактивный слой поглощает свою часть солнечного спектра, остаются лучшим вариантом для снабжения космического аппарата энергией из года в год. Ежегодный объем производства гетероструктурных космических батарей измеряется тысячами кв. метров, в то же время выпуск солнечных панелей – сотнями миллионов кв. метров.

Усилия разработчиков во всем мире направлены на получение новых и доступных перспективных материалов для фотовольтаики, включая органические и наногибридные полупроводники. Один из многообещающих вариантов повышения эффективности солнечных батарей – использование гетероструктурных элементов из арсенида галлия и родственных ему соединений группы А3В5. Такие солнечные элементы впервые в мире были предложены и созданы в Физико-техническом институте им. А. Ф. Иоффе еще в 1969 году. Полупроводниковые соединения А3В5, которые образуются в результате взаимодействия элементов III и V Периодической системы, обеспечивают более широкий выбор основных полупроводниковых параметров, ширины запрещенной зоны и подвижности носителей заряда по сравнению с элементарными полупроводниками.

Группа исследователей из Университета ИТМО, Академического университета им. Ж. И. Алферова РАН и ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН показали, что структуры A3B5 можно вырастить на относительно дешевой кремниевой подложке, сократив стоимость многокаскадного солнечного элемента.

По словам заведующего лабораторией возобновляемых источников энергии Академического университета и соавтора научной работы к.ф.‑м.н. Ивана Мухина, главная сложность синтеза полупроводниковых соединений на кремниевой подложке состоит в том, что полупроводник должен обладать таким же параметром кристаллический решетки, как у кремния.

– К сожалению, полупроводников, отвечающих этому требованию, немного, – сообщил ученый. – К примеру, фосфид галлия (GaP) не очень подходит для создания солнечных элементов, так как плохо поглощает солнечный свет. Но вот если взять GaP и добавить азот N, мы получим раствор GaPN. Уже при малых концентрациях N данный материал становится прямозонным и хорошо поглощает свет, при этом может быть интегрирован на кремниевую подложку. И кремний является не просто фундаментом, на который синтезируется фотоматериал, – кремний сам может выступать одним из фотоактивных слоев солнечного элемента, поглощающим свет в инфракрасном диапазоне.

В экспериментальных условиях ученым удалось получить верхний слой солнечной батареи на кремниевой подложке и создать прототип батареи. Потенциальную эффективность новой батареи ученые оценили в 40 %, что в 1,5 раза выше кремниевых аналогов.

Проведенное исследование является начальным этапом на пути к разработке технологии выращивания материалов с прямой запрещенной зоной на основе GaP для фотонных и фотоэлектрических применений, говорится в публикации для Solar Energy Materials and Solar Cells.

Одним из первых идея совмещения A3B5 структур и кремния была озвучена нобелевским лауреатом Жоресом Ивановичем Алферовым, отмечает Иван Мухин. Напомним, известный ученый оценивал теоретическую эффективность преобразования солнечной энергии на основе системы гетероструктур с большим количеством p-n переходов на уровне 86 %. Он полагал, что в ближайшие 10‑15 лет фотоэлектроэнергетика станет экономически выгодной, а к середине XXI века может вытеснить углеводородную и атомную энергетику.

Мнение

Евгений Теруков, заместитель генерального директора Научно-технического центра тонкопленочных технологий в энергетике:

– Теоретически добиться высокой эффективности солнечных элементов можно, и работы в этом направлении ведутся по всему миру. Однако зачастую практический процесс получения сложен и, что самое главное, трудно масштабируем. Для большой энергетики нужны гигаватты энергии, и практическая эффективность технологии определяется не только энергоэффективностью, но и стоимостью каждого ватта.

К примеру, разработки, которые ведет НТЦ тонкопленочных технологий, касаются самой эффективной на сегодня гетероструктурной технологии солнечного элемента на основе кремния. В рамках этой технологии уже реализованы лабораторные образцы фотоэлектрических панелей с КПД более 26 %, а на промышленной линии чувашского предприятия «Хевел» освоен серийный выпуск панелей с КПД более 23 %. Кремний обладает теоретическим пределом КПД на уровне 29 %, но мы связываем его дальнейшее увеличение с разработкой тандемного солнечного элемента на основе кремния и перовскита. Перовскитные технологии активно развиваются и дают надежду на рост эффективности до 40 %. Эта технология хорошо встраивается в гетероструктурный процесс получения кремниевых фотоэлектрических панелей и является экономически более оправданной.

Солнечные батареи сделали прозрачными, не снизив их эффективность - Наука

ТАСС, 17 февраля. Физики создали дешевую технологию, с помощью которой органические солнечные батареи можно делать прозрачными без ущерба для эффективности их работы. Для того их нужно покрыть нанотрубками и легировать ионными жидкостями. Статью с описанием технологии опубликовал научный журнал ACS Applied Materials & Interfaces, кратко об этом пишет пресс-служба Университета ИТМО.

В последние годы физики, химики и инженеры начали работать над различными покрытиями для окон, которые позволяют стеклу избирательно поглощать тепло или свет и преобразовывать их в другие типы энергии. Подобные покрытия позволяют превращать окна в генераторы электричества или же помогают зданиям избегать перегрева летом и потерь тепла зимой.

Как правило, такие покрытия делают из органических веществ, которые могут поглощать разные формы электромагнитного излучения. При этом для человеческого глаза они остаются по большей части прозрачными. Главный недостаток этих покрытий заключается в низком КПД – в этом отношении они в несколько раз уступают непрозрачным кремниевым солнечным батареям.

"У обычных тонкопленочных солнечных батарей есть непрозрачный металлический задний контакт, позволяющий дополнительно захватить больше света в структуре. В прозрачных солнечных элементах используют светопропускающий задний электрод. В этом случае часть фотонов неизбежно теряется на пропускание, поэтому и КПД у них намного ниже, а стоимость – выше", – объяснил один из авторов исследования, научный сотрудник Университета ИТМО Павел Ворошилов.

В ходе исследования ученые решили эту проблему заменив непрозрачный электрод набором из нанотрубок и фуллеренов – шарообразных структур из атомов углерода. Эти материалы проводят ток так же хорошо, как и металлы, но при этом остаются прозрачными для света.

Российские ученые выяснили, что их свойства можно улучшить, если пропитать фуллерены и нанотрубки ионными жидкостями. Так называют жидкие соли, которые состоят по большей части из положительно и отрицательно заряженных ионов, а не нейтральных молекул, как вода.

Руководствуясь подобными соображениями, физики изготовили солнечную батарею из набора органических молекул, которые могут поглощать свет и преобразовать его энергию в электричество. Затем ее покрыли нанотрубками и фуллеренами и обработали их ионной жидкостью, проследив, как от этого поменялся уровень КПД устройства.

Оказалось, что добавление наноструктур и ионной жидкости повысило эффективность работы прозрачных солнечных батарей примерно в 50 раз. Они практически вернулись на уровень производительности, характерный для их непрозрачных аналогов.

Ученые надеются, что созданная ими технология быстро найдет свое место в производстве прозрачных фотоэлементов и значительно расширит их практическое применение, попутно удешевив подобные устройства для конечного потребителя.

Эффективность панели солнечных батарей

: какие панели наиболее эффективны?

Время чтения: 6 минут

Тем, кто ищет наиболее эффективные солнечные панели для своей солнечной энергетической системы, первое, что вам нужно знать, - это как сравнивать показатели эффективности для различных брендов производителей. Эффективность солнечной панели - это полезный показатель, используемый для определения того, сколько энергии производит солнечная панель по сравнению с другими продуктами.

Узнайте, сколько будут стоить солнечные панели в вашем районе в 2021 году

Ключевые выводы об эффективности солнечных панелей

  • Самые эффективные солнечные панели, доступные сегодня, составляют примерно 23%
  • SunPower, LG и REC Solar делают наиболее эффективными солнечные панели
  • Начните сравнивать цены на солнечные батареи с высокоэффективным оборудованием на EnergySage Marketplace

Эффективность солнечных панелей: что вам нужно знать

Эффективность солнечных панелей - это измерение способности солнечных панелей преобразовывать солнечный свет в полезную электроэнергию . Учитывая одинаковое количество солнечного света, светящего в течение одного и того же времени на две солнечные панели с разными показателями эффективности, более эффективная панель будет производить больше электроэнергии, чем менее эффективная. Эффективность солнечных панелей определяется производством электроэнергии солнечными элементами , на которое, в свою очередь, влияет состав элементов, электрическая конфигурация, окружающие компоненты и многое другое.

При одинаковом количестве солнечного света, сияющем в течение одного и того же времени на двух солнечных панелях с разными показателями эффективности, более эффективная панель будет производить больше электроэнергии, чем менее эффективная.Эффективность солнечных панелей определяется производством электроэнергии солнечными элементами , на которые, в свою очередь, влияют состав, электрическая конфигурация, окружающие компоненты и многое другое.

На практике, для двух солнечных панелей одинакового физического размера, если одна имеет рейтинг эффективности 21%, а другой - 14%, панель с эффективностью 21% будет производить на 50% больше киловатт-часов (кВтч). электроэнергии при тех же условиях, что и панель с КПД 14%. Таким образом, максимальное использование энергии и экономия средств во многом зависят от эффективности солнечных панелей высшего уровня.

Многие потребители и люди в солнечной отрасли считают эффективность солнечных панелей самым важным критерием при оценке качества солнечных панелей. Хотя это важный критерий, он не единственный, на который следует обращать внимание при оценке того, устанавливать ли конкретную солнечную панель. Эффективность солнечной панели связана со способностью панели преобразовывать энергию при низкой стоимости и высокой скорости подачи.

Насколько эффективны солнечные панели?

Большинство солнечных панелей имеют КПД от 15% до 20% , с отклонениями по обе стороны диапазона.Эффективность высококачественных солнечных панелей в некоторых случаях может превышать 22% (и почти достигать 23%!), Но большинство доступных фотоэлектрических панелей имеют КПД не выше 20%.

Самые эффективные солнечные панели: 5 лучших

Вот пятерка лучших производителей солнечных панелей в 2019 году, составленная на основе наиболее эффективных солнечных панелей, которые они могут предложить:

  1. SunPower (22,8%)
  2. LG (22,0%) )
  3. REC Solar (21,7%)
  4. CSUN (21,2%)
  5. Panasonic (21. 2%)

Самые эффективные солнечные панели на рынке сегодня имеют рейтинг эффективности 22,8% , тогда как большинство панелей имеют рейтинг эффективности от 16% до 18%. Панели SunPower известны как самая эффективная марка солнечных панелей на рынке. Несмотря на то, что они будут иметь более высокую цену, SunPower часто становится фаворитом потребителей для всех, кого интересует эффективность как основной показатель. Тем не менее, ознакомьтесь с Приложением 1, чтобы узнать обо всех ведущих брендах и самых эффективных солнечных панелях, которые вы можете получить в свои руки.

Максимальное производство или максимальное смещение: Если ваша цель - максимизировать количество электроэнергии, производимой вашей системой, или вы хотите гарантировать, что вы покупаете наименьшее количество электроэнергии у коммунального предприятия, но количество места на крыше, доступное для установки солнечной энергии размер панелей ограничен, вы можете установить более эффективные солнечные панели. Это обеспечит максимальную производительность вашей системы солнечных батарей.

Стоимость против стоимости: Более эффективные солнечные панели обычно стоят больше, чем их менее эффективные аналоги.Возможно, вы захотите проанализировать, оправдана ли эта разница в первоначальных расходах увеличением экономии, достигаемой за счет выработки большего количества электроэнергии в течение срока службы вашей солнечной энергетической системы. Увеличение производства электроэнергии означает, что вам придется покупать меньше электроэнергии у коммунального предприятия, а в некоторых штатах это также может принести более высокий доход SREC. EnergySage Solar Marketplace позволяет вам легко сравнивать свои сбережения от солнечных панелей, которые различаются по показателям эффективности, и оправдана ли их повышенная цена.

От чего зависит эффективность солнечных панелей?

Эффективность солнечной панели определяется несколькими факторами. По сути, эффективность солнечных панелей определяется тем, сколько поступающего солнечного света солнечная панель может преобразовать в полезную электроэнергию. Но что влияет на конечный коэффициент конверсии? Исследователи и производители солнечных элементов учитывают несколько факторов при разработке и производстве эффективных солнечных панелей:

  • Материал - тип материала (монокристаллический кремний, поликристаллический кремний, теллурид кадмия и т. Д.)) влияет на то, как свет преобразуется в электричество
  • Электропроводка и шины - организация проводов и «сборных шин» на солнечной панели, которые фактически захватывают и передают электричество, влияет на эффективность
  • Отражение - если свет отражается от солнечной панели, его эффективность может быть пониженным. Вот почему так важен стеклянный слой поверх кремниевых солнечных элементов.

Кроме того, такие факторы, как способность поглощать свет с обеих сторон элемента (двусторонние солнечные панели) и способность поглощать свет с переменной длиной волны (многопереходные солнечные панели), изменяют уравнение эффективности для солнечных панелей. В общем, есть множество рычагов, которые могут использовать ученые и исследователи, работая над повышением эффективности солнечных панелей. В конце концов, все дело в преобразовании большего количества поступающего солнечного света в электричество.

Насколько эффективны солнечные панели? Таблицы сравнения эффективности

В двух таблицах ниже представлены различные взгляды на характеристики эффективности солнечных панелей ведущих производителей, продающих солнечные панели в США. Большинство производителей панелей выпускают несколько моделей солнечных панелей с разной степенью эффективности.Ведущими брендами в этой категории будут те, которые используют высокоэффективные солнечные элементы, такие как LG и SunPower (которые постоянно боролись за мировой рекорд эффективности использования солнечной энергии), которые широко считаются ведущими брендами панелей на рынке солнечной энергии эффективность. Однако важно понимать разницу между установкой максимального показателя эффективности и поддержанием высоких и постоянных средних показателей эффективности солнечной энергии. Поэтому в следующей таблице эффективности представлены лучшие способы сравнения различных вариантов солнечных панелей по показателям эффективности модулей.

Рейтинг эффективности солнечных панелей для фотоэлектрических моделей по производителям
16,21%
Производитель солнечных панелей Минимальная эффективность (%) Максимальная эффективность (%) Средняя эффективность (%)
Amerisolar 14,75 % 17,01% 15,97%
Astronergy 18,10% 19,10% 18,62%
Axitec 15,37% 19.41% 17,06%
BenQ Solar (AUO) 15,50% 18,30% 17,19%
Boviet Solar 16,50% 17,5010.98 Канадский Солнечная энергия 15.88% 19.91% 17.88%
CertainTeed Solar 17. 20% 19.90% 19.06%
China Sunergy %53% 15,78%
ET Solar 15,67% 19,07% 16,89%
First Solar 17,00% 18,30% 17,64% 16,75%
Зеленый блеск 14,24% 15,58% 15,03%
Hansol 14,97% 48% 18,05%
JinkoSolar 18,67% 20,38% 19,57%
Kyocera 14,75% 16,11% 40% 22.00% 20.20%
LONGi 18.20% 20.90% 19.59%
Mission Solar Energy 18.05% 19.3105% 19.3105% Neo Solar Power 16.00% 17.00% 16.48%
Panasonic 19. 10% 21.20% 20.00%
Peimar Group 16.60% 19,36% 17,84%
QCELLS 17,10% 20,60% 19,20%
REC 16,50% % 16,50% 16.00% 19.05% 17.31%
ReneSola 14.90% 16.90% 15.91%
Renogy Solar 9010.30% 9010.30% 30%
RGS Energy 15,60% 17,10% 16,35%
Risen 16,30% 19,60% 18,12%
19,80% 18,02%
Серафим 15,67% 17,52% 16,55%
Сильфаб 17,60% 19,70% 40% 20,50% 19,84%
Solartech Universal 19,00% 19,90% 19,45%
SunPower 16,50%
% Технологии 18,84% 18,84% 18,84%
Talesun Energy 16,20% 19,50% 17,54%
Trina Solar 17. 20% 19,90% 18,69%
Вверху 16,50% 19,40% 17,92%
Vikram Solar 16,52% 17,52 Чтобы узнать больше об эффективности солнечных панелей, а также о других критериях оценки солнечных панелей, см. Исследование EnergySage под названием «Как оценить солнечные панели». Если вам интересно, зачем вам вообще нужно заботиться об эффективности солнечных батарей, посмотрите наше видео ниже:

Три совета для покупателей солнечных батарей

1.
Домовладельцы, получившие несколько предложений, экономят 10% или больше

Как и любая дорогостоящая покупка, покупка солнечной панели требует тщательного изучения и рассмотрения, включая тщательный анализ компаний в вашем районе. В недавнем отчете Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) Министерства энергетики США рекомендовалось, чтобы потребители сравнивали как можно больше вариантов солнечной энергии, чтобы не платить завышенные цены, предлагаемые крупными установщиками в солнечной отрасли.

Чтобы найти более мелких подрядчиков, которые обычно предлагают более низкие цены, вам потребуется сеть установщиков, например EnergySage. Вы можете получить бесплатные расценки от проверенных установщиков, проживающих в вашем регионе, когда вы зарегистрируете свою собственность на нашем рынке солнечных батарей - домовладельцы, получившие 3 или более предложений, могут рассчитывать сэкономить от 5000 до 10000 долларов на установке солнечных панелей.

2. Крупнейшие установщики обычно не предлагают лучшую цену.

Мантра «больше - не всегда лучше» - одна из основных причин, по которой мы настоятельно рекомендуем домовладельцам рассматривать все варианты солнечных батарей, а не только бренды, достаточно крупные, чтобы платить за самую рекламу. Недавний отчет правительства США показал, что крупные установщики на 2000-5000 долларов дороже, чем небольшие солнечные компании . Если у вас есть предложения от некоторых крупных установщиков солнечной энергии, обязательно сравните эти предложения с предложениями местных установщиков, чтобы убедиться, что вы не переплачиваете за солнечную батарею.

3. Не менее важно сравнивать все варианты вашего оборудования.

Специалисты по установке в национальном масштабе не просто предлагают более высокие цены - они также, как правило, имеют меньше вариантов солнечного оборудования, что может существенно повлиять на производство электроэнергии вашей системой. Собирая разнообразные предложения по солнечной энергии, вы можете сравнить затраты и экономию на основе различных пакетов оборудования, доступных вам.

При поиске лучших солнечных панелей на рынке следует учитывать несколько факторов. Хотя одни панели будут иметь более высокий рейтинг эффективности, чем другие, инвестирование в самое современное солнечное оборудование не всегда приводит к более высокой экономии. Единственный способ найти «золотую середину» для вашей собственности - это оценить расценки с различным оборудованием и предложениями финансирования.

Для любого домовладельца, который только начинает делать покупки для солнечной энергии и хочет приблизительную оценку установки, попробуйте наш солнечный калькулятор, который предлагает предварительную стоимость и оценку долгосрочной экономии в зависимости от вашего местоположения и типа крыши. Для тех, кто хочет получить расценки от местных подрядчиков сегодня, посетите нашу платформу сравнения расценок.

ПРИМЕЧАНИЕ: данные в этом разделе последний раз обновлялись в январе 2020 года и обновляются каждые 6 месяцев.

Основные солнечные элементы

Узнайте, сколько будут стоить солнечные панели в вашем районе в 2021 году

Насколько эффективны солнечные панели? (2021)

Какие факторы определяют эффективность солнечных панелей?

Панели солнечных батарей обычно способны преобразовывать от 15% до 22% солнечной энергии в полезную энергию, в зависимости от факторов , таких как размещение, ориентация, погодные условия и т. Д.Количество солнечного света, которое системы солнечных панелей могут преобразовать в фактическое электричество, называется , производительность , и результат определяет эффективность солнечных панелей.

Чтобы определить эффективность солнечных панелей , панели испытываются в стандартных условиях испытаний (STC). STC указывает температуру 25 ° C и энергетическую освещенность 1000 Вт / м 2 . Это эквивалентно солнечному дню, когда падающий свет падает на обращенную к солнцу поверхность под углом 37 °. В этих условиях испытаний эффективность солнечной панели составляет 15%. с площадью поверхности 1 м 2 будет производить 150 Вт.

Помимо стандартных условий испытаний, солнечные панели проходят всесторонние испытания на работоспособность в экстремальных условиях .

Обширные испытания солнечных панелей в экстремальных условиях

Расширенные испытания солнечных панелей в экстремальных условиях

Ни один заказчик не хочет получать солнечные панели, которые технически не годятся. Солнечная энергия имеет основные 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 панели. 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.

Чтобы узнать больше о том, насколько эффективны солнечные батареи зимой, посмотрите наше видео ниже.

Ветер

Ветер - одна из наиболее прогнозируемых причин повреждения солнечных элементов. Производители солнечных панелей проводят обширные испытания в аэродинамической трубе, чтобы уменьшить потенциальные повреждения.

град

Испытание града состоит из искусственного града со скоростью от 20 до 30 м / с . Солнечные элементы остаются неповрежденными на этих скоростях.

Лед

Лед накапливается на поверхности солнечных элементов, если не нанесено силиконовое покрытие . Накопление льда может потенциально снизить эффективность солнечных панелей с 25 до 100% .

Химический остаток

Для растворения химического остатка необходимо, чтобы на поверхность солнечных элементов выпало не менее 20 мм осадков. Исследования показали снижение эффективности солнечных панелей на на 0,2% , когда они покрыты слоем химических отложений.

УФ-деградация

Структура солнечного элемента может отслаиваться из-за деградации, вызванной УФ-излучением . Еще одним следствием может быть изменение цвета отдельных солнечных элементов.

Испытания на влажное тепло

Испытание на влажное тепло проводится для проверки долговечности солнечных панелей в условиях высокой влажности . Влажность может привести к коррозии и нарушению подключения модуля, а также к общему снижению эффективности солнечной панели.

Сопротивление изоляции

Сопротивление изоляции определяется прочностью материала. В слабых материалах утечка тока может произойти по краям солнечной панели.

Термоциклирование

Температурный цикл может привести к выходу из строя компонентов солнечной панели. Эти компоненты включают солнечные элементы, межсоединения, паяные соединения и соединения модулей.

При установке важно учесть все факторы, которые могут повлиять на эффективность солнечной панели . Более того, очень важно, чтобы максимально увеличила выпуск с самого начала.

Зачем проводить всесторонние испытания эффективности солнечных панелей в экстремальных условиях?

Тестирование эффективности солнечных панелей проводится для предотвращения продажи на рынке низкокачественных солнечных панелей. Производитель должен доказать, что солнечные элементы имеют долговечность и долговечность .Солнечные панели, доступные на рынке Великобритании, сертифицированы путем предварительного прохождения всестороннего тестирования.

Обычно солнечные элементы тестируются на современных, полностью автоматизированных испытательных установках для солнечных батарей. Этот высокий стандарт в тестировании позволяет классифицировать эффективности солнечных панелей в группах с аналогичными выходными мощностями .

Какие типы солнечных панелей наиболее эффективны?

Есть множество типов солнечных панелей. Наиболее распространенные типы солнечных панелей:

Важно понимать, что эффективность отдельного солнечного элемента не равна эффективности солнечных панелей (модулей) как системы.Хотя эффективность солнечных батарей обычно составляет около 15-20%, в некоторых случаях эффективность солнечных батарей может достигать 42%.

Однако, если не указано иное, производительность солнечных элементов измеряется в лабораторных условиях. Таким образом, хотя 42% - это впечатляющая производительность, лабораторные условия отличаются от реальных, и это неприменимо к бытовым пользователям.

Монокристаллические солнечные панели

Монокристаллические солнечные панели, также называемые монокристаллическими элементами , производятся из чистейшего кремния.Кристалл кремния этого типа выращивается в сложном процессе для получения длинного стержня. Затем стержень разрезают на пластины, из которых будут образовываться солнечные элементы. Известно, что монокристаллические солнечные панели обеспечивают наивысшую эффективность в стандартных условиях испытаний по сравнению с двумя другими типами солнечных элементов. Текущая эффективность монокристаллических солнечных панелей составляет 22-27%. Монокристаллическую панель можно узнать по закругленному краю и темному цвету.

Поликристаллические солнечные панели

Солнечные панели, состоящие из поликристаллических солнечных батарей, также называемых мультикристаллическими элементами , немного менее эффективны, чем панели, состоящие из монокристаллических солнечных элементов.Это связано с характером производства. Кремний выращивают не как отдельную ячейку, а как блок кристаллов. Эти блоки затем разрезаются на пластины для производства индивидуальных солнечных элементов. Текущая эффективность поликристаллической солнечной панели составляет 15-22%. Вы можете распознать поликристаллическую солнечную панель по квадратному сечению и синему крапчатому цвету.

Тонкопленочные солнечные панели

Тонкопленочные солнечные панели изготавливаются путем покрытия стеклянной, пластиковой или металлической подложки одним или несколькими тонкими слоями фотоэлектрического материала.Тонкопленочные солнечные панели обычно гибкие и имеют небольшой вес. Известно, что тонкопленочные солнечные панели разрушаются несколько быстрее, чем моно- и поликристаллические солнечные панели. Производство таких панелей менее сложно, поэтому их выход на 5% меньше КПД монокристаллических солнечных панелей. Обычно тонкопленочные элементы обеспечивают КПД солнечных панелей от 15 до 22%.

Технология тонкопленочных солнечных панелей сокращает разрыв в эффективности с более дорогими типами солнечных панелей, поэтому тонкопленочные солнечные панели устанавливаются на крупномасштабных проектах и ​​на солнечных электростанциях, побивающих рекорды.

4 ключевых атрибута при выборе солнечных батарей

  • Стоимость установки солнечных панелей за квадратный метр.

  • КПД солнечной панели всего модуля солнечной панели.

  • Срок службы индивидуальных солнечных элементов.

  • Эстетика и стиль вашей солнечной панели.

Чтобы помочь вам найти лучшие солнечные панели для вашего дома, воспользуйтесь нашим видео-руководством из 6 шагов:

Тенденции солнечных батарей

На рынке солнечной энергии наблюдается сильнейших конкурентов. .Новые гиганты, такие как Китай и Индия, являются крупнейшими загрязнителями, а также мировыми лидерами в развитии солнечных электростанций. Эта явная конкурентоспособность приведет к снижению цен на солнечные панели и более эффективные решения для хранения.

Все эти разработки в конечном итоге выйдут на рынок солнечных панелей для жилых домов . Это изменение приведет к появлению менее дорогих и на более эффективных модулей солнечной энергии , которые можно легко установить для ваших домов.

Мы понимаем, что поиск подходящего поставщика солнечных панелей требует вашего драгоценного времени.Мы делаем процесс выбора наиболее эффективной солнечной панели менее трудоемким и простым, предоставляя вам бесплатных необязательных предложений от разных поставщиков. Как? Просто заполните контактную форму вверху страницы, указав свои потребности и предпочтения, и мы свяжемся с вами с самыми точными цитатами.

Написано Арис Вурвулиас Начальник отдела содержания Арис Вурвулиас - руководитель отдела контента GreenMatch.Арис - увлеченный писатель и маркетолог с образованием в области журналистики. Он постоянно пишет, анализирует и получает образование в области бизнеса, финансов и возобновляемых источников энергии. Он имеет управленческий опыт на многих европейских рынках, включая Великобританию, Данию, Швецию и Финляндию. Он и его команда по контенту были представлены на авторитетных сайтах, таких как GreenPeace, Guardian, iNews, Gizmodo и других.

Солнечная производительность и эффективность | Министерство энергетики

Вы здесь

Эффективность преобразования фотоэлектрического (PV) элемента или солнечного элемента - это процент солнечной энергии, излучаемой фотоэлектрическим устройством, которая преобразуется в полезную электроэнергию.Повышение эффективности преобразования является ключевой целью исследований и помогает сделать фотоэлектрические технологии конкурентоспособными по стоимости с традиционными источниками энергии.

Факторы, влияющие на эффективность преобразования

Не весь солнечный свет, который достигает фотоэлемента, преобразуется в электричество. Фактически, большая его часть потеряна. Множественные факторы в конструкции солнечных элементов играют роль в ограничении способности элемента преобразовывать солнечный свет, который он получает. При проектировании с учетом этих факторов можно достичь более высокой эффективности.

  • Длина волны - Свет состоит из фотонов или пакетов энергии, которые имеют широкий диапазон длин волн и энергий. Солнечный свет, достигающий поверхности Земли, имеет длину волны от ультрафиолета в видимом диапазоне до инфракрасного. Когда свет падает на поверхность солнечного элемента, некоторые фотоны отражаются, а другие проходят сквозь нее. Энергия некоторых поглощенных фотонов превращается в тепло. Остальные имеют необходимое количество энергии, чтобы отделить электроны от их атомных связей, чтобы произвести носители заряда и электрический ток.
  • Рекомбинация —Одним из способов протекания электрического тока в полупроводнике является протекание «носителя заряда», такого как отрицательно заряженный электрон, через материал. Другой такой носитель заряда известен как «дырка», что означает отсутствие электрона в материале и действует как носитель положительного заряда. Когда электрон встречает дырку, он может рекомбинировать и, следовательно, нейтрализовать свой вклад в электрический ток. Прямая рекомбинация, при которой генерируемые светом электроны и дырки встречаются друг с другом, рекомбинируют и испускают фотон, обращает вспять процесс, в результате которого генерируется электричество в солнечном элементе.Это один из фундаментальных факторов, ограничивающих эффективность. Непрямая рекомбинация - это процесс, в котором электроны или дырки сталкиваются с примесью, дефектом в кристаллической структуре или границей раздела, что облегчает им рекомбинирование и высвобождение своей энергии в виде тепла.
  • Температура —Солнечные элементы обычно лучше всего работают при низких температурах. Более высокие температуры вызывают сдвиг свойств полупроводника, что приводит к небольшому увеличению тока, но гораздо большему снижению напряжения.Резкое повышение температуры может также повредить материал элемента и другие материалы модуля, что приведет к сокращению срока службы. Поскольку большая часть солнечного света, падающего на элементы, превращается в тепло, правильное управление температурой улучшает как эффективность, так и срок службы.
  • Reflection —Эффективность ячейки может быть увеличена за счет минимизации количества света, отраженного от поверхности ячейки. Например, необработанный кремний отражает более 30% падающего света. Антибликовые покрытия и текстурированные поверхности помогают уменьшить отражение.Высокопроизводительный элемент будет темно-синим или черным.
Определение эффективности преобразования

Исследователи измеряют производительность фотоэлектрических (PV) устройств, чтобы предсказать мощность, которую будет производить элемент. Электроэнергия - это произведение тока и напряжения. Взаимосвязи между током и напряжением измеряют электрические характеристики фотоэлектрических устройств. Если к двум клеммам элемента или модуля подключено определенное «нагрузочное» сопротивление, создаваемые ток и напряжение будут регулироваться в соответствии с законом Ома (ток через проводник между двумя точками прямо пропорционален разности потенциалов между двумя точками. точки).Эффективность достигается путем воздействия на элемент постоянного стандартного уровня света при поддержании постоянной температуры элемента и измерения тока и напряжения, возникающих при различных сопротивлениях нагрузки.

Узнайте больше о солнечных фотоэлектрических элементах.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Узнайте больше об основах фотоэлектрической технологии и исследованиях в области фотоэлектрической энергии в офисе компании.

Главная »Солнечные информационные ресурсы» Основы проектирования солнечных фотоэлектрических систем

Подпишитесь на информационный бюллетень отдела технологий солнечной энергии

Насколько эффективны солнечные панели?

Другие факторы, влияющие на эффективность солнечной энергии

Теперь давайте поговорим о некоторых других факторах, которые могут повлиять на эффективность вашей солнечной энергетической системы. Эти факторы не влияют на эффективность самих панелей, а скорее влияют на то, насколько хорошо ваша солнечная энергетическая система будет вырабатывать энергию для использования в вашем доме.

Планы солнечной энергии - Ваш план солнечной энергии поможет определить эффективность окольным путем. Вместо того, чтобы увеличивать или уменьшать эффективность ваших солнечных панелей, ваш план солнечной энергии поможет определить, насколько рентабельны ваши солнечные панели. Вы захотите найти лучшее предложение для вас и вашей конкретной ситуации.

Проектирование солнечной энергетической системы - Дизайн является важным элементом эффективности солнечной энергетической системы.Если ваши солнечные панели настроены неправильно, возможно, они не будут производить достаточно электроэнергии для удовлетворения ваших потребностей. Вот почему у нас есть специалисты Vivint Solar, которые позаботятся о том, чтобы в вашем доме можно было разместить необходимое количество панелей для требуемого уровня использования.

Среднее время пребывания на солнце - Некоторые дома подвергаются гораздо большему воздействию солнца, чем другие дома. Это может быть связано с большим деревом во дворе. Это может быть потому, что дом находится рядом с более высоким зданием, которое закрывает солнце.Это может быть просто проблема с погодой. Некоторые места просто не очень солнечные. Это может быть даже направление, в котором смотрит ваш дом, или форма вашей крыши. Какой бы ни была причина, изменение количества солнечных лучей будет равносильно изменению производства солнечных панелей. Эти изменения могут сильно отличаться от дома к дому, даже если эти дома находятся в одном районе.

Модернизация дома - Повышение эффективности вашего дома - еще один обходной путь, который поможет солнечным панелям получать необходимую энергию.Например, если у вас есть электрический водонагреватель, много электроэнергии идет на нагрев воды, которую мы используем. В некоторых случаях переход на электрический водонагреватель на основе теплового насоса может сэкономить энергию. Такие бытовые приборы, как посудомоечные машины, стиральные машины, сушилки для одежды и кондиционеры, также используют электричество. Каждое из этих устройств необходимо время от времени обновлять. Это не означает, что вы должны получать новый каждый год, но если вы можете позволить себе обновить их, сделайте это. Помимо обновлений для вашей бытовой техники, вы можете сделать множество других обновлений по дому, чтобы максимально эффективно использовать солнечную энергетическую систему.Ищите различные способы сделать ваш дом более энергоэффективным, чтобы помочь вашему дому более эффективно использовать энергию ваших солнечных панелей.

Эти факторы помогут вам определить, насколько эффективно ваши солнечные панели могут производить энергию, необходимую для вашего дома.

Долгосрочные факторы, влияющие на эффективность солнечных панелей

На эффективность ваших солнечных панелей также может влиять то, как вы обращаетесь с ними в течение всего срока их службы. Вот некоторые из долгосрочных факторов, которые могут повлиять на их эффективность.

Очистите солнечные панели - Грязные панели неэффективны. Ваши солнечные панели можно время от времени чистить. Листья, сломанные ветки и любой мусор, который уносит ветер, могут затенять часть ваших солнечных панелей, что снижает их эффективность. Очищайте их один раз в год, чтобы эта проблема не усугубилась. Будьте осторожны, поднимаясь на крышу. В некоторых случаях вы можете распылить их с земли.

Регулярное обслуживание - Регулярное обслуживание должно выполняться, чтобы убедиться, что ваши солнечные панели работают должным образом.Убедитесь, что вы знаете, какое обслуживание ожидается от вас, и выполняйте его старательно, чтобы у вас были эффективные солнечные батареи круглый год.

Vivint Solar здесь, чтобы предоставить вам чистую энергию

Если вы заинтересованы в использовании чистой солнечной энергии, Vivint Solar - это компания для вас. Мы помогли тысячам клиентов превратить свои крыши в эффективные, производящие энергию солнечные энергетические системы.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы назначить встречу с одним из наших представителей Vivint Solar, чтобы помочь вам узнать, является ли солнечная энергия правильным шагом для вас!

Самые эффективные солнечные панели для вашего дома в 2021 году

Что такое эффективность солнечной панели?

Эффективность солнечной панели - это мера того, сколько солнечного света, попадающего на поверхность солнечной панели, преобразуется в полезную электроэнергию.Таким образом, если солнечная панель имеет рейтинг эффективности 15%, это означает, что 15% солнечного света, попадающего на солнечные панели, будет преобразовано в электричество. Чем выше рейтинг эффективности, тем больше солнечного света ваша солнечная система может превратить в электричество для питания вашего дома.

По мере совершенствования солнечной технологии средний рейтинг эффективности солнечных элементов продолжает расти. В то же время стоимость солнечной энергии продолжает снижаться. Это означает, что теперь вы можете получить солнечную энергию, которая дешевле и эффективнее, чем когда-либо!

Большинство солнечных панелей, проданных в 2021 году, имеют КПД от 15% до 20%, по данным Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL). Некоторые солнечные панели на рынке имеют КПД более 20% - они известны как солнечные панели с высоким КПД.

Какие солнечные панели будут самыми эффективными в 2021 году?

Прямо сейчас SunPower производит самые эффективные панели на рынке, Series X, которые имеют колоссальный рейтинг эффективности 22,8%.

Есть несколько других производителей солнечных панелей, которые производят панели с повышенным КПД, которые все работают с КПД выше 20%.

В следующей таблице перечислены некоторые из наиболее эффективных солнечных панелей на рынке:

Эти солнечные панели имеют КПД выше среднего, а также имеют более высокую цену.

Итак, если вы планируете использовать высокоэффективные солнечные панели, имейте в виду, что установка вашей солнечной панели может обойтись вам дороже, чем если бы вы использовали панели стандартной эффективности.

Узнайте, сколько вы можете сэкономить с солнечной батареей

Что влияет на эффективность солнечных панелей?

На эффективность солнечных панелей влияет множество факторов, но в основном это зависит от того, как панели производятся. Некоторые общие факторы, влияющие на эффективность солнечных панелей, включают:

  • Тип подключения
  • Цвет основы
  • Тип используемых солнечных батарей

Например, монокристаллические панели будут иметь более высокую эффективность, чем панели из поликристаллического кремния, из-за того, как электроны проходят через ячейки.Большинство солнечных батарей премиум-класса изготовлены из монокристаллического кремния.

Подробнее: Поликристаллические и монокристаллические солнечные панели

Есть и другие переменные, которые влияют на рейтинг эффективности ваших солнечных панелей, в том числе их температура. Более высокие температуры приведут к снижению эффективности, тогда как более низкие температуры приведут к повышению эффективности.

Кроме того, двусторонние солнечные панели, которые могут поглощать свет как на передней, так и на задней стороне панели, имеют более высокие темпы производства энергии и более высокие показатели эффективности, чем традиционные солнечные панели. Это связано с тем, что солнечные панели с многопереходными элементами способны поглощать световые волны различной длины, повышая их эффективность.

Однако эти типы солнечных панелей обычно не используются для солнечных установок в жилых домах.

Подробнее: Двусторонние солнечные панели

Всегда ли лучше покупать высокоэффективные солнечные батареи?

Высокоэффективные солнечные панели необходимы не для всех солнечных установок. Вы захотите инвестировать в высокоэффективные солнечные панели, если у вас ограниченное пространство на крыше и вам нужно как можно меньше солнечных панелей для выработки максимального количества энергии для вашего дома.

В большинстве случаев вы можете получить высококачественные солнечные панели стандартной эффективности и покрыть все ваши потребности в электроэнергии. Тогда вам не нужно беспокоиться о доплате за дополнительную эффективность.

Plus, стандартная эффективность солнечных панелей намного выше, чем раньше, поэтому ваши панели по-прежнему будут преобразовывать много солнечного света в солнечную энергию, которую вы можете использовать.

Вот несколько популярных, получивших высокие оценки солнечных панелей стандартной эффективности :

Преимущества высокоэффективных солнечных панелей

Несмотря на хорошие отзывы и популярность панелей стандартной эффективности, у высокоэффективных солнечных панелей есть некоторые очевидные преимущества, одно из которых состоит в том, что они будут производить больше электроэнергии в течение срока службы солнечной системы.

По мере того как солнечные панели стареют, их способность преобразовывать солнечный свет в солнечную энергию падает. Поскольку панели с премиальной эффективностью уже имеют высокий рейтинг эффективности, по мере их разрушения они все равно будут иметь относительно высокий КПД. Это означает, что они могут со временем производить больше энергии по сравнению с панелями стандартной эффективности.

Помимо производства большего количества энергии с течением времени, высокоэффективные солнечные панели могут производить больше энергии на квадратный фут площади крыши. Это потому, что они превращают больше солнечного света, попадающего на крышу, в солнечную энергию.

Если у вас ограниченное пространство на крыше, где можно установить солнечную батарею, панели повышенной эффективности могут быть лучшими солнечными панелями для вашего дома.

Последние мысли об эффективности солнечных батарей

Эффективность солнечных панелей - это всего лишь одна вещь, которую следует учитывать при покупке солнечных батарей. Некоторые другие вещи, которые следует учитывать, - это номинальная выходная мощность, гарантия и марка солнечных панелей.

Важно помнить, что то, что солнечная панель является самой эффективной, не означает, что она лучше всего подходит для вашего дома. Ваш установщик солнечных батарей сможет помочь вам подобрать солнечные панели, соответствующие вашим потребностям в энергии.

Вы также можете использовать наш калькулятор солнечных батарей, чтобы получить индивидуальную оценку того, сколько будет стоить солнечная установка для вашего дома.

Узнайте, какие солнечные панели лучше всего подходят для вашего дома

Ключевые выносы


  • Эффективность солнечной панели измеряет, сколько солнечного света, попадающего на солнечную панель, превращается в полезную электроэнергию.
  • Большинство используемых сегодня солнечных панелей имеют КПД от 15% до 20%. Серия X SunPower - самая эффективная солнечная панель с показателем эффективности 22,8%.
  • На эффективность солнечных панелей больше всего влияют тип проводки, цвет подложки и тип используемых солнечных батарей.
  • Солнечные панели премиум-класса действительно необходимы только в том случае, если у вас ограниченное пространство на крыше, поскольку они могут производить больше электроэнергии на меньшей площади.
  • В большинстве случаев вы можете установить высококачественные солнечные панели стандартной эффективности, удовлетворяя все ваши потребности в электроэнергии по более низкой цене.

Солнечные батареи более эффективны, чем вы слышали. Новые материалы могут сделать их еще лучше.

Получайте еженедельные обновления климатической политики от Grist Подпишитесь на The First 100

Возобновляемые источники энергии в последнее время занимают оборонительную позицию.После выхода на экраны «Планета людей », нового скандального документального фильма об изменении климата, спродюсированного Майклом Муром, поддерживающие ископаемое топливо группы по отрицанию климата с удвоенной энергией кричат ​​о ветровой и солнечной энергии, повторяя ошибочные, древние тезисы фильма о проблемах. предполагаемая низкая производительность и ненадежность этих источников энергии.

Эти тезисы для обсуждения включают утверждение, что солнечная энергия крайне неэффективна, что демонстрирует директор Джефф Гиббс, посещая солнечную ферму в Мичигане, где фотоэлектрические панели преобразуют «чуть менее 8 процентов» энергии солнечного света в электричество.Но этот рейтинг эффективности, как пишет издание PV Magazine, посвященный фотоэлектрической технике, «из другой солнечной эры»: современные кремниевые солнечные панели работают с КПД около 22 процентов. А новый кристаллический материал, называемый перовскитом, вскоре может значительно поднять планку солнечной эффективности.

Солнечные фотоэлектрические элементы - отдельные элементы, образующие солнечную панель, например черепицу на крыше - представляют собой устройства, похожие на пластины, сделанные из материалов, называемых полупроводниками, которые способны преобразовывать солнечный свет в электрическую энергию.Но даже самые лучшие полупроводники улавливают лишь часть падающего на них света. Солнечный свет охватывает широкий диапазон длин волн, и, в зависимости от свойств полупроводника и конструкции ячейки, некоторая часть этого света отражается, часть проходит через нее, а часть поглощается, но преобразуется в тепло, прежде чем энергия может быть направлена ​​на использовать. Разработка новых солнечных элементов, которые преобразуют большую часть поступающего солнечного света в электрическую энергию или которые имеют более высокую эффективность преобразования, говоря языком солнечной энергии, является одним из наиболее активных направлений исследований в области солнечной энергии сегодня.

Получите Grist в свой почтовый ящик
Всегда бесплатно, всегда свежо

Первые 100 Другие варианты

Спросите своего климатолога, подходит ли вам Grist. См. Нашу политику конфиденциальности

Перовскиты впервые привлекли интерес солнечного сообщества чуть более десяти лет назад, когда ученые обнаружили, что этот конкретный класс полупроводников обладает выдающейся способностью преобразовывать солнечный свет в энергию. Сегодня перовскиты находятся в центре усилий по разработке нового поколения тонкопленочных солнечных элементов, которые дешевле и примерно в четыре раза эффективнее, чем солнечная ферма, которую посещает Гиббс в Planet of the Humans . Эта область развивается быстрыми темпами: в конце апреля Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США объявила о создании Консорциума по производству перспективных перовскитов в США (US-MAP) для ускорения разработки технологий на основе перовскита.

По словам директора US-MAP Джозефа Берри, консорциум позволит правительственным исследователям, ученым и частным компаниям объединить ресурсы и интеллектуальный потенциал, чтобы преодолеть самое серьезное препятствие, стоящее перед коммерциализацией перовскитных солнечных элементов: создание этих мягких, легко разрушаемых материалов более прочный.

«Вот где проблема этой технологии», - сказал Берри Grist.

Перовскит относится к любому соединению, которое имеет ту же кристаллическую структуру, что и минерал перовскит, также известный как титанат кальция. Перовскиты, в которых интересуется солнечная промышленность, не добывают на Земле, а готовят в лабораториях. Внутри этих синтетических или «гибридных» перовскитов смесь органических соединений, металлов и галогенидов (реактивные элементы, которые включают хлорид, бромид и йодид) заменяют кальций и титан в кристаллической решетке. Благодаря своей уникальной структуре и химическому составу гибридные перовскиты обладают сверхспособностями: они замечательно поглощают солнечный свет. «Они просто великолепны с точки зрения эффективности преобразования энергии», - сказал Берри.

В то время как кремниевые солнечные элементы имеют максимальную потенциальную эффективность около 29 процентов, один слой перовскита теоретически может достичь эффективности, близкой к 33 процентам. А путем синтеза перовскитов, чувствительных к различным частям спектра солнечного излучения, и объединения их в тандемную ячейку, эффективность может быть увеличена еще больше - потенциально выше 40 процентов, сказал Джао Ван Де Лагемаат, руководитель центра химии и нанонауки в Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии.

«Это потребует огромных усилий», - сказал Ван Де Лагемаат. Но некоторые исследователи уже продемонстрировали, что устройства с двумя слоями перовскита более эффективны, чем один солнечный элемент из перовскита, сказал он. Традиционные кремниевые элементы можно сделать более эффективными, добавив перовскиты.

Перовскиты не только по своей природе лучше собирают солнечный свет, чем кремний, но и потенциально дешевле массово производить солнечные элементы, полагающиеся на них. В то время как кремниевые элементы производятся с помощью сложного процесса, который включает очистку кремния от кварца в высокотемпературной печи, перовскиты могут быть изготовлены при низких температурах с гораздо меньшими затратами энергии из дешевых и легкодоступных ингредиентов.Компании уже работают над рядом недорогих методов нанесения перовскита на опорную поверхность, например на кусок стекла, чтобы превратить эту поверхность в тонкопленочный солнечный элемент. К ним относятся струйные принтеры, распылители на основе перовскита и технологии производства рулонов, аналогичные тем, которые используются для печати газет.

Но, несмотря на всю их привлекательность, вы пока не можете купить перовскитную солнечную панель для установки на крышу. Причина? Легкие в изготовлении перовскиты также легко разложить и .

«Материал сам по себе нестабилен», - сказал Летиан Доу, доцент кафедры химической инженерии в Университете Пердью.

Перовскита растворяются в воде, и они плохо выдерживают нагревание - и то, и другое является проблемой, если вы пытаетесь изготовить устройство, которое будет работать на крыше в течение десятилетий. По словам Доу, когда солнечная панель нагревается солнцем, ее температура может подниматься до 160 градусов по Фаренгейту. При таких температурах ионы внутри перовскита перемещаются очень быстро, вызывая разрушение молекулярной структуры.Даже при комнатной температуре может происходить некоторая «миграция ионов», вызывающая нестабильность материала.

Однако новые исследования показывают, что перовскиты можно стабилизировать, изменив химический рецепт. Недавно Доу и его коллеги легировали перовскиты жесткой молекулой, называемой лигандом, что позволило материалу оставаться стабильным при температурах до 212 градусов по Фаренгейту. Исследование, опубликованное в прошлом месяце в журнале Nature , является предварительным - испытания проводились в По словам Доу, в масштабе лаборатории и в масштабе времени дни, а не десятилетия - но это указывает на «многообещающее направление» для производства коммерчески готовых перовскитов.В мартовском исследовании, опубликованном в журнале Science , ученые из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии изготовили перовскиты, используя три галогенидных элемента вместо обычных двух, и обнаружили, что качество материала ухудшилось менее чем на 4 процента после 1000 часов непрерывной работы в солнечных условиях.

Берри говорит, что, когда Министерство энергетики (DOE) впервые начало исследовать перовскиты в солнечных приложениях еще в 2013 году, «время жизни измерялось в несколько часов, а может, и в десятки часов.И мы изменили это на три порядка. Но задача состоит в том, чтобы еще на пару порядков измениться ».

Новый консорциум US-MAP направлен на ускорение этих усилий, позволяя частным компаниям, правительственным исследователям и ученым обмениваться новыми идеями и исследовательскими возможностями, а также поощряя их объединять усилия для проведения более масштабных испытаний. В то время как все организаторы-учредители вносят свои собственные средства на исследования, консорциум планирует получить дополнительное финансирование от федеральных агентств, таких как Министерство энергетики, а также от различных государственных и местных правительственных программ и партнеров по отрасли.

«Идея в том, что мы хотим создать группу вместе», - сказал Ван Де Лагемаат. «Существует довольно много исследований, которые можно провести коллективно, которые на самом деле не повлияют на особый соус каждой отдельной компании, но действительно помогают продвинуть вперед всю область».

Некоторые коммерческие партнеры US-MAP уже думают о том, как выпустить на рынок первые перовскитовые солнечные панели. Swift Solar, калифорнийский стартап, основанный в 2017 году, планирует сложить два разных слоя перовскитов в тандеме для создания легких и высокоэффективных солнечных элементов, которые первоначально будут продаваться для мобильных приложений, таких как дроны, спутники, а также системы освещения и кондиционирования воздуха. на грузовиках.Соучредитель Swift Solar Кевин Буш говорит, что автомобили - хорошее место для сияния перовскитных солнечных панелей первого поколения, потому что мобильность очень высока и потому, что мобильным рынкам «может потребоваться всего пять-десять лет стабильности, а это просто намного проще пообещать это прямо сейчас.

«Я думаю, что хорошо иметь рынки, которые изначально не так требовательны» с точки зрения долговечности, - сказал Буш, - «чтобы мы могли лучше доказать эту технологию».

Ван Де Лагемаат не думает, что перовскиты когда-либо заменят кремний оптом в мире солнечной энергетики.Но он действительно думает, что они будут играть «очень большую роль на рынке электроэнергии» отчасти потому, что повышение эффективности использования солнечной энергии и улучшение производства привели к резкому падению цен на солнечную энергию в последние годы. Хотя это снижение цен идет на пользу потребителям, оно также означает, что у них меньше денег для обратного инвестирования в новые кремниевые солнечные фабрики, строительство которых обходится дорого. По его словам, технологии, требующие меньших первоначальных капиталовложений, такие как перовскиты, в конечном итоге могут потребоваться для создания необходимого миру солнечной энергии в ближайшие десятилетия.

Если эта догадка верна, Planet of the Humans ’Уже устаревшая критика солнечной эффективности скоро станет доисторической.

Подпишитесь на рассылку The First 100

Сможет ли Байден справиться с климатом? Получите еженедельный анализ действий федеральной политики в области климата в первые месяцы президентства Байдена.

КПД солнечных панелей - самые эффективные солнечные панели в 2021 году

Вы можете часто слышать термин «эффективность», когда читаете о солнечных батареях.Звучит неплохо, но что такое эффективность солнечных панелей? Как это измеряется?

Мы рассмотрим некоторые из основных факторов, влияющих на эффективность солнечных панелей, факторы окружающей среды, которые играют роль, а также некоторые из самых эффективных солнечных панелей на рынке сегодня.

Какова эффективность солнечных батарей?

Эффективность солнечной панели - это показатель того, сколько солнечной энергии определенная панель может преобразовать в полезную электроэнергию.Это делается путем улавливания электрического тока, генерируемого при взаимодействии солнечного света с солнечными элементами в панели, и он передается через проводку и шины для преобразования в энергию переменного тока. Затем энергия переменного тока отправляется на вашу главную панель и распределяется по всему дому. Вы можете узнать больше о том, как производятся солнечные панели, в этом посте.

Измерение эффективности довольно просто. Если солнечная панель имеет КПД 20 процентов, это означает, что она способна преобразовывать 20 процентов падающего на нее солнечного света в электричество.Солнечные панели с самым высоким КПД на рынке сегодня могут достигать КПД почти 23%. Средняя эффективность солнечных панелей находится в диапазоне от 17 до 19 процентов.

Факторы, влияющие на эффективность солнечных панелей

С 2010 года эффективность солнечных панелей постоянно увеличивается примерно на 0,5% в год. В уравнение эффективности солнечных элементов влияют многочисленные научные факторы. Три основных компонента:

  • Компоненты панельного материала
  • Коэффициент отражения
  • Термодинамический КПД

Монокристаллический vs. поликристаллический относится к составу солнечных элементов в каждом типе панели. Монокристаллический относится к солнечным элементам, вырезанным из единого источника кремния, в отличие от поликристаллических солнечных элементов, которые состоят из многочисленных кристаллов кремния, сплавленных вместе.

Монокристаллические панели имеют тенденцию быть более эффективными из-за их однородного состава. Кроме того, они имеют тенденцию достигать превосходных характеристик в менее оптимальных условиях, таких как высокая температура и слабое освещение.Сегодня почти все жилые панели монокристаллические. Поликристаллические панели обычно менее эффективны из-за их более фрагментированного состава. В результате эти панели обычно дешевле, чем более эффективные монокристаллические панели.

Эффективность отражения определяется тем, сколько солнечного света отражается обратно, а не поглощается и используется. Чем меньше отражений в солнечных элементах, тем лучше. Стекло, один из важнейших компонентов солнечной панели, отражает очень небольшую часть падающего на него света.

Есть способы уменьшить отражательную способность, например, антибликовые покрытия, которые используются почти во всех солнечных панелях, представленных сегодня на рынке.

Термодинамический КПД - максимально возможный КПД. Это высота, на которой солнечная энергия может быть преобразована в электричество. Это число составляет около 86 процентов, предел термодинамической эффективности.

Поскольку фотоны взаимодействуют с солнечными элементами, они могут генерировать электричество только из солнечной энергии до определенного момента.После этого (86 процентов) создается тепловая энергия или тепло.

Одним из способов повышения термодинамической эффективности является создание многопереходных или тандемных солнечных элементов. Это повышает эффективность за счет разделения солнечного спектра на более мелкие области, что повышает предел эффективности для каждой части.

Топ-5 самых эффективных панелей на рынке сегодня

Многие производители панелей сегодня соревнуются за право похвастаться самой эффективной солнечной панелью .Ниже приведен список из 5 производителей, которые выведут на рынок одни из самых эффективных солнечных панелей для жилых домов в 2020 году:

SunPower, не только регулярно устанавливает и переустанавливает планку для единственной панели с наивысшей эффективностью на рынке, но и позиционирует себя как производитель оборудования премиум-класса по всем направлениям. Имея несколько предложений с эффективностью выше 20%, вы всегда знаете, что рассматриваете панель высшего уровня при покупке Sunpower. Ознакомьтесь с линейкой панелей премиум-класса SunPower.

Компания LG, с момента выхода на рынок солнечной энергии должна была поставлять продукцию высокого качества. И хотя они, безусловно, оправдали эти ожидания с самого начала, недавно они действительно подняли планку, выпустив серии NeON 2 и NeON R, в которых используются модули, эффективность которых превышает 21%.

REC Компания REC Group, основанная в Норвегии в 1996 году, является ведущим европейским брендом солнечных панелей и более 20 лет предоставляет экологически чистые и высокоэффективные продукты, услуги и инвестиции для солнечной отрасли. .Панели REC проходят строгие внутренние испытания и сертификацию сторонних организаций, благодаря чему компания заявляет, что она установила отраслевой эталон качества. REC производит широкий спектр панелей, различающихся как по эффективности, так и по мощности. Тем не менее, серия Alpha от REC предлагает 5 вариантов панелей в диапазоне от 360 до 380 Вт, все с эффективностью более 20% и максимальной мощностью 21,7%. REC использует уникальную гибридную технику производства, называемую гетеропереходом , которая сочетает кристаллический и тонкопленочный материал для создания панелей на 60 ячеек с высокой плотностью питания.

Solaria стремится выделиться с помощью передовых технологий. В отличие от большинства солнечных панелей, панели Solaria не имеют шин, которые помогают избежать точек отказа и потери эффективности, параллельных частей для повышения эффективности в менее оптимальных условиях и запатентованной технологии, которая разрезает солнечные элементы на перекрывающиеся полосы, что приводит к гладкой и непревзойденной эстетике черного цвета. Ознакомьтесь с передовой технологией панелей Solaria, чтобы узнать больше.

Panasonic ставит во главу угла качество, а не количество.С 1975 года Panasonic находится в авангарде исследований и разработок в области солнечной энергетики. Они начали свою работу с аморфными солнечными элементами, которые представляют собой разновидности тонкопленочных солнечных элементов. Теперь предложения Panasonic по солнечной энергии подпадают под торговую марку HIT, в которой используются кремниевые солнечные элементы с гетеропереходом. Поскольку количество панелей для жилых помещений меньше, чем у других производителей, потребители могут быть уверены, что любая панель от Panasonic получит высокий рейтинг эффективности. Panasonic проектирует свои панели с использованием уникальной пирамидальной структуры с двухсторонними ячейками и инновационной системой отвода воды; все для максимальной эффективности.Будь то их хорошо известные панели мощностью 330 Вт с эффективностью 19,7% или недавно выпущенные панели мощностью 340 Вт с эффективностью 20,3%, при выборе Panasonic никогда не возникает вопроса о качестве.

Факторы окружающей среды, влияющие на эффективность солнечных элементов

Затенение близлежащих зданий и деревьев - один из самых больших факторов, влияющих на эффективность солнечных панелей. Если вы имеете дело с тенью от соседнего здания, у вас может быть вариант установки солнечного навеса, чтобы изменить положение панелей, чтобы они получали больше прямого солнечного света.

Деревья часто можно обрезать или даже удалить, чтобы увеличить яркость солнечной батареи. Хотя удаление дерева может показаться нелогичным по сравнению с положительным воздействием установки солнечной энергии на окружающую среду, просто помните, что компенсация выбросов CO2, достигаемая вашей солнечной системой, будет намного превышать способность этого дерева поглощать углерод!

При переходе на солнечную батарею важно убедиться, что тот, кто проектирует вашу систему, использует соответствующее программное обеспечение или другие методы для точного моделирования и измерения затенения.Например, Aurora - это программное обеспечение для моделирования премиум-класса, которое точно учитывает все соответствующие факторы окружающей среды при проектировании системы.

Значительное количество грязи и пыли также может снизить эффективность. По большей части солнечные панели самоочищаются. Дождевой душ может восстановить эффективность вашей панели всего за несколько минут.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *