Тонкопленочные солнечные батареи: Тонкопленочные солнечные батареи

Содержание

Тонкопленочные модули из аморфного кремния • Ваш Солнечный Дом

Тонкопленочные модули из аморфного кремния

Поделиться ссылкой на статью

Обновлено 6 января, 2023

Опубликовано автором

Тонкопленочные технологии часто рассматривают как будущее фотоэлектрической энергетики, несмотря на то, что в настоящее время более 90% всех производимых в мире солнечных модулей — кристаллические. Тем не менее, технологии тонкопленочных модулей развиваются очень быстро, причем в нескольких направлениях. Самая первая технология тонкопленочных модулей, которая получила коммерческое распространение — пленка из аморфного кремния. Первое поколение с однопереходными солнечными элементами имело малый срок службы (до 10 лет) и КПД 4-5%. Второе поколение также имело однопереходные элементы, но их срок службы уже практически сравнялся со сроком службы кристаллических элементов, а КПД составлял 6-8%. К третьему поколению можно отнести наиболее современные многопереходные тонкопленочные элементы, которые позволяют достичь еще большего КПД (до 12%) при длительном сроке службы.

Также, существуют гибридные аморфно-кристаллические модули, которые позволяют комбинировать преимущества как аморфных, так и кристаллических модулей. В России такие многопереходные гетероструктурные модули производит компания Hevel Solar.

Тонкопленочные модули бурно развивались в начале 2000-х годов, когда был дефицит производства кремния для солнечной энергетики. Тогда производители пытались уменьшить расход кремния при производстве солнечных панелей и снизить их стоимость. Однако к концу «нулевых» в мире были введены огромные мощности по производству солнечного кремния, которые закрыли все потребности производителей. Это привело к тому, что тонкопленочные модули были практически полностью вытеснены с рынка. Основной причиной был низкий КПД таких модулей (практически в 2 раза ниже, чем у кристаллических), а также необходимость двойного стекла при производстве таких паналей (одно стекло использовалось как подложка для полупроводникового перехода, а второе было защитным), что приводило к большой удельной массе солнечных панелей.

При производстве тонкоплёночных модулей расходуется примерно в 10 раз меньше кремния, чем для кристаллического. Однако рыночная ситуация сейчас (в 2021 году) такова, что ввиду закрытия большинства производств по изготовлению тонкоплёночных модулей из аморфного кремния, они зачастую за ватт продаются дороже, чем обычные кристаллические солнечные панели.

Объёмы производства тонкоплёночных кремниевых модулей сейчас составляют несколько процентов от общего объёма рынка солнечных панелей. В основном это некремниевые солнечные модули. Они используются в рыночной нише интегрированных в здания солнечных панелей — то есть там, где в первую очередь важен аутентичный внешний вид (тонкопленочные модули похожи на затонированное стекло).

Преимущества тонкопленочных солнечных модулей

Фотоэлектрические модули из аморфного кремния имеют ряд преимуществ по сравнению с моно- и поликристаллическими панелями, а именно:

Зависимость выработки различных типов фотоэлектрических модулей от интенсивности света

Сравнение выработки аморфных и кристаллических модулей
]
Влияние затенения на выработку солнечных тонкопленочных модулей

лучшая работа при повышении температуры. Фотоэлектрические модули из тонкой пленки аморфного кремния в течение теплого периода года производят больше электрической энергии, в то время как кристаллические модули по мере повышения температуры снижают свою эффективность. Тонкопленочные солнечные модули меньше подвержены снижению мощности при нагреве, при котором кристаллические модули теряют 15-20% мощности.
бОльшая удельная выработка при низкой освещенности
и при рассеянном свете. Модули из аморфного кремния могут работать при освещенностях, при которых кристаллические модули уже прекращают генерацию энергии, поэтому при слабом и рассеянном солнечном свете работа фотоэлектрических модулей из аморфного кремния намного лучше, чем моно- и поликристаллических кремниевых панелей. В пасмурную и дождливую погоду тонкопленочные солнечные батареи генерируют на 10-20% больше энергии, чем кристаллические панели.
возможность незаметной интеграции в здание (замена окон, остекление стен, и т. п.)
меньшая вероятность производственных дефектов. Поскольку процесс производства аморфных модулей более прост, то в продукции значительно меньше дефектов. При производстве кристаллических солнечных модулей используется пайка для электрического соединения солнечных элементов между собой. Это было и остается слабым местом, где традиционные модули испытывают много гарантийных проблем. Совсем по-другому обстоит дело с тонкопленочными солнечными модулями — модуль формируется сразу практически любых размеров, пайка отдельных солнечных элементов не требуется.

меньшая потеря мощности при частичном затенении. Кристаллические кремниевые модули теряют 25% и более процентов своей производительности при даже незначительном затенении или грязи на модулях. Тонкопленочные модули уменьшают выработку совсем незначительно, что в результате приводит к реально лучшей производительности в течение всего срока службы модулей (примечание — падение выработки тонкопленочных модулей зависит от того, как затеняется модуль — по длине или ширине).

Недостаток у аморфных модулей один, но зачастую он перекрывает их достоинства — примерно в 2 меньший КПД по сравнению с кристаллическими модулями.

Фасад с интегрированными тонкопленочными солнечными модулями

В качестве подложки для аморфных модулей можно использовать как стекло, так и другие гибкие прозрачные материалы. Есть модули на гибкой основе, которые используются в качестве гибкой черепицы, есть модули, которые можно скатывать в рулоны для транспортировки, есть интегрированные в различные бытовые предметы — одежду, сумки, головные уборы и т.п. Однако в большинстве случаев используются модули на стекле, причем для защиты задней стороны модулей также применяют стекло. Это ведет ко второму существенному недостатку аморфных модулей — большему весу за счет применения двойного стекла (как известно, у кристаллических модулей с задней стороны обычно используется защитная пленка.

Область применения аморфных модулей

Аморфные модули рекомендуется применять в следующих случаях:

в регионах с обычно облачной погодой (рассеянный или отраженный свет)

в жарком климате, когда модули обычно нагреваются более 50-60 градусов
если нет ограничений по площади и максимальному весу солнечной батареи
если нужно интегрировать фотоэлектрические модули в здание — аморфные модули практически невозможно отличить от тонированного стекла. В отличие от традиционных кристаллических, тонкопленочные модули могут быть использованы для различных дизайнерских и конструкторских решений. В дополнение к традиционной установке на крыше, прочные, стильные и изящные фотоэлектрические модули из аморфного кремния широко применяются для отделки фасадов зданий как отдельные элементы, архитектурные композиции и решения, что до последнего времени считалось невозможным.
если нужна частичная прозрачность модулей — аморфные модули можно делать с прозрачностью от 5 до 20% (с соответствующим уменьшением вырабатываемой мощности).

Современные аморфные модули имеют такую же деградацию, как и кристаллические модули. Производитель дает гарантию на то, что мощность модулей снизится не более 10% от номинальной за 10 лет эксплуатации, и не более 20% — за 25 лет эксплуатации. Это соответствует деградации и гарантиям на модули из кристаллического кремния.

Как упоминалось выше, тонкоплёночные модули вырабатывают больше энергии на ватт установленной мощности. Это подтверждается многолетними испытаниями солнечных модулей различного типа в Институте Высоких Температур (ИВТАН) в Москве. Результаты испытаний показывают, что на кВт установленной мощности тонкоплёночные модули в условиях Москвы вырабатывают 726 кВт*ч/кВт/год, в то время как обычные монокристаллические модули — около 690 Вт*ч/кВт/год.

2015	11	21,7	11,4	14,2	11,8	11,7	11,2	12,6	12,1
2015	12	10,9	4,6	6,6	5,1	6,1	4,6	5,5	5,2
2016	2	40,9	12,9	13,0	12,1	13,3	12,7	12,5	12,5
2016	3	108,8	61,9	55,8	68,5	68,0	66,3	66,8	55,4
2016	4	128,7	82,1	79,7	80,6	66,4	84,0	82,4	66,1
2016	5	172,1	110,6	100,1	108,8	57,8	112,2	114,0	106,8
2016	6	182,7	117,2	113,0	112,9	108,9	116,7	119,5	113,4
2016	7	172,5	115,1	112,9	108,0	106,2	111,6	116,1	108,7
2016	8	177,1	109,6	107,0	107,2	104,3	109,3	115,5	55,1
2016	9	75,8	46,8	46,8	45,1	46,0	46,3	47,4	30,9
2016	10	38,3	24,0	24,4	23,4	24,4	23,7	23,2	23,6
2016	11	23,0	10,4	12,4	10,5	9,9	8,9	10,3	10,6
ИТОГО, кВтч/кВт			706,821	685,841	693,9975	623,045	707,50095	725,8357	600,3249

^{*В модуле Телеком-СТВ TSM210SB используются высокоэффективные солнечные элементы SunPower. В солнечном модуле Canadian Solar также применены высокоэффективные солнечные элементы, сделанные по проприетарной технологии ELPS
**GET AT2 — тонкопленочный модуль из аморфного кремния, второго поколения.}

См. также про Сравнение тонкопленочных и кристаллических фотоэлектрических модулей

Эта статья прочитана 18698 раз(а)!

Продолжить чтение

Основы фотоэнергетики (Содержание)
10000
Что такое солнечные элементы, модули, инверторы, контроллеры, электростанции? Солнечная энергетика становится мейнстримом современной энергетики, и с каждым годом вызывает все больший интерес. Фотоэлектрическая энергетика – новая отрасль, которая стремительно развивается и уже сейчас современный мир невозможно представить без солнечных фотоэлектрических…
Соединение солнечных панелей – 2 важных правила
67
Как правильно соединять солнечные модули в солнечную батарею? Для увеличения мощности солнечной батареи несколько фотоэлектрических модулей соединяют последовательно и/или параллельно. Увеличение мощности солнечной батареи позволяет больше использовать экологически чистую солнечную энергию для питания различных потребителей электроэнергии. Очень часто наши клиенты…
7 мифов о солнечной энергетике
65
Главные 7 мифов о солнечных батареях По разным причинам в интернете есть много неправильной информации о недостатках или проблемах солнечных батарей. Некоторые заявления о солнечной энергетике приносят вред делу борьбы с изменением климата и за уменьшение токсичных выбросов. Большая часть…
Солнечные элементы
63
Как работают солнечные фотоэлектрические элементы? Структура солнечного элемента Солнечные элементы (СЭ) изготавливаются из материалов, которые напрямую преобразуют солнечный свет в электричество. Большая часть из коммерчески выпускаемых в настоящее время СЭ изготавливается из кремния (химический символ Si). Кремний это полупроводник. Он…
Cast Mono солнечные панели
59
Солнечные панели из литого монокристалла – что это? Статья дополняет нашу основную статью – “Выбор солнечных панелей: моно или поли?”. Вы, наверное, слышали про монокристаллические и поликристаллические солнечные панели. Сейчас появился третий тип ‘cast-mono’ (литой монокристалл). Что же это за…
Фотоэлектрические модули
59
Фотоэлектрические модули (солнечные панели) Солнечные панели состоят из солнечных элементов. Так как один солнечный элемент не производит достаточного количества электроэнергии для большинства применений, солнечные элементы собираются в солнечных модулях для того, чтобы производить больше электричества. Модули производятся из псевдоквадратных или…

Мифы и реальность тонкопленочных солнечных батарей

Солнечные электростанции пока не используются повсеместно, на то есть ряд причин, описанных в этой статье (откроется в новом окне). Тонкопленочные солнечные батареи в ряду новейших технологий пока не стали модными и не используются повсеместно, т.к. имеют больше недостатков, чем достоинств, но рассмотрим обе стороны.

В чем разница

Принципиальная разница состоит в используемых материалах. Для достижения отличительных параметров тонкопленочных солнечных батарей нужно использовать полупроводники из селенида меди-индия, а также теллурида кадмия. Принцип действия точно такой же, как в поликристаллических и монокристаллических фотоэлементах с той разницей, что наносить указанные полупроводники можно на пленку. Пленка гнется и скручивается в отличие от классических солнечных панелей.

Достоинства

Полупрозрачность. Классические (поликристаллические и монокристаллические) солнечные панели полностью непрозрачные. Аморфные тонкопленочные батареи могут быть выполнены таким образом, чтобы заменить окно в доме, пропуская часть света, а часть преобразовывая в электричество.
Легкость. Батареи выполненные на пленке легче классических в несколько раз, что дает больше свободы в монтаже, упрощает операции с ними.
Гибкость. Тонкопленочные батареи теоретически можно изгибать в любой плоскости без потери работоспособности.
Ударопрочность. Пленка не разбивается от падения при монтаже, от града и остается работоспособной в самых экстремальных условиях.

Недостатки

Низкий КПД. Если не рассматривать лабораторные образцы, а оценивать реальные показатели выпускаемых моделей, то на выходе получим КПД не выше 4%, что в три раза меньше такого же у поликристаллического фотоэлемента.
Важно. При использовании полупрозрачных фотоэлементов коэффициент снижается до смешных 2% и от одного окна вы вряд ли сможете даже зарядить свой смартфон.
Высокая стоимость. Если сравнивать с классическими солнечными батареями, то их цена за м.кв. сопоставима с такими же поликристаллическими моделями, но вот мощность будет в три раза ниже. Если же сравнивать панели одинаковой мощности, то картина получится такая (данные из Aliexpress.com):
Сравнение цен пленочной и кремниевой солнечной панели
Разница в цене – ровно в три раза, при одинаковой мощности
Снижение производительности при нагреве. Если в поли/монокристаллических батареях эта цифра достигает 12% от номинальной мощности, то в гибких фотоэлементах она доходит до 30-40%.

Мифы и реальность

Пока технология изготовления пленочных солнечных батарей не составляет реальной конкуренции поли/монокристаллическим аналогам. Прежде всего из-за дороговизны используемых материалов. Тем не менее, на ТВ, в сети и среди розничных продавцов бытует несколько мифов о чудо свойствах этой технологии.

Область применения

Как показывает практика, использовать гибкие солнечные панели целесообразно только в походных условиях. Гораздо проще развернуть холст с пленочными солнечными панелями на крыше палатки или трейлера, чем возить с собой жесткую конструкцию, на сборку которой нужно время. Популярны также переносные электростанции для зарядки телефонов и фонарей во время путешествия.

Ввиду низкого КПД сфера применения солнечных батарей очень ограничена. Применение в качестве стационарной солнечной электростанции возможно, но только при наличии больших свободных площадей.

Видео о пленочных батареях

Типичный рекламный сюжет, где диктор рассказывает чудеса о пленочных солнечных батареях, предполагая КПД в 10%, забывая, что таких результатов пока смогли добиться только в лабораторных условиях, но никак не в промышленных образцах. Ролик будет интересен тем, кто хочет знать, как реклама пытается обмануть нас.

Плитка «Кабанчики» Керама Марацци: благородная роскошь Наборы инструментов: что входит и как выбрать Как Выбрать Строительную Компанию Что такое балки? Какие бывают виды, как за ними ухаживать?

Тонкопленочные солнечные панели | Американское общество солнечной энергии

Фейсбук
Твиттер
LinkedIn
Более

Если вы ищете более экономичный солнечный модуль, то тонкопленочные солнечные панели созданы специально для вас.

Тонкопленочные материалы — это будущее солнечной энергетики. Они очень экономичны, требуют меньше материала, не содержат токсичных компонентов, производят меньше отходов и очень просты в производстве.

В этой статье мы рассмотрим все, что вам нужно знать о тонкопленочных солнечных элементах, включая:

Какие существуют типы тонкопленочных солнечных элементов?
Как они сделаны?
Как они выглядят?
Насколько они эффективны?
Как они реагируют на тепло?
Как долго они длятся?
Сколько они стоят?

Итак, без лишних слов, давайте сразу перейдем к различным типам тонкопленочных солнечных панелей.

A. Типы тонкопленочных солнечных элементов

Тонкопленочные солнечные элементы отличаются от монокристаллических и поликристаллических тем, что тонкопленочные могут быть изготовлены из различных материалов.

Существует 3 типа тонкопленочных солнечных элементов:

Тонкопленочный аморфный кремний (a-Si)

Этот тип тонкопленочных элементов изготовлен из аморфного кремния (a-Si), который некристаллический кремний, что значительно упрощает их производство по сравнению с моно- или поликристаллическими солнечными элементами.

Тонкопленочный теллурид кадмия (CdTe)

Это второй по распространенности тип солнечных элементов в мире после кристаллических элементов.

В отличие от солнечных элементов a-Si, этот тип изготовлен из специального химического соединения под названием теллурид кадмия, который очень хорошо улавливает солнечный свет и преобразует его в энергию.

Тем не менее, солнечные элементы CdTe имеют некоторые недостатки, такие как:

Редкость: Теллур встречается очень редко, что затрудняет массовое производство

Токсичность: Кадмий является одним из самых токсичных элементов в мире, поэтому при обращении с этим токсичным компонентом требуются особые меры предосторожности

Эти элементы состоят из слоев меди, индия, галлия и селенида друг над другом для создания мощного полупроводника, который может эффективно преобразовывать солнечный свет в энергию.

B. Как изготавливаются тонкопленочные солнечные элементы?

Тонкопленочные солнечные элементы на сегодняшний день являются самым простым и быстрым в производстве типом солнечных панелей.

Каждая тонкопленочная солнечная панель состоит из 3 основных частей:

Фотоэлектрический материал: Это основной полупроводниковый материал, отвечающий за преобразование солнечного света в энергию, такую как CdTe , a-Si или CGIS .
Проводящий лист: Слой проводящего материала, такого как алюминий, необходим для предотвращения потерь электричества и улучшения проводимости
Защитный слой: Для продления срока службы солнечного модуля тонкий слой высококачественного стекла или пластика добавляется в верхнюю часть системы для повышения долговечности и защиты от окружающей среды.

Неважно, какой тип тонкопленочного солнечного элемента вы изготавливаете, поскольку все они изготавливаются одинаково.

Все, что вам нужно сделать, это поместить основной фотоэлектрический материал (a-Si, CdTe или CGIS) между листом проводящего материала и слоем стекла или пластика и вуаля! Вы готовы производить электроэнергию.

C. Как выглядят тонкопленочные солнечные панели?

Вы можете легко распознать этот тип солнечных элементов по их тонкому внешнему виду — они не зря называются «тонкопленочными».

Эти панели очень тонкие, каждый слой 1 микрон толщиной (одна миллионная метра), что тоньше человеческого волоса.

Не поймите меня неправильно, солнечный модуль не имеет толщины 1 микрон , каждая солнечная система состоит из нескольких слоев тонкой пленки.

И хотя солнечные тонкопленочные панели примерно в 350 раз тоньше, чем моно- или поликристаллические панели, полная тонкопленочная панель может иметь такую же толщину, как панели на основе кремния.

Кроме того, худоба — не единственная их уникальная особенность. Они более гибкие и легкие, чем другие типы, что делает их идеальными для использования в портативных устройствах.

Цвет пленки PV Thin-Film может быть черным или синим в зависимости от используемого для ее изготовления материала PV.

D. Насколько эффективны тонкопленочные солнечные элементы?

Тонкопленочные солнечные панели менее эффективны и имеют меньшую мощность, чем моно- и поликристаллические солнечные элементы.

Эффективность тонкопленочной системы варьируется в зависимости от типа фотоэлектрического материала, используемого в ячейках, но в целом они имеют эффективность около 7% и до 18% .

Важно отметить, что хотя тонкопленочные элементы имеют меньшую эффективность, чем кристаллические, тонкопленочные фактически имеют более высокий теоретический КПД, чем кремниевые.

По этой причине многие ожидают, что в будущем тонкопленочные элементы станут даже более эффективными, чем кремниевые.

E. Как они реагируют на повышенную температуру?

Тонкопленочные солнечные панели имеют лучший температурный коэффициент, чем панели на основе кремния.

Это означает, что они менее подвержены влиянию высоких температур и теряют лишь небольшую часть своей производительности, когда становится слишком жарко.

По этой причине рекомендуется использовать тонкопленочные элементы в пустынях, где много солнца и места.

Кроме того, они защищены высококачественными стеклянными слоями, которые очень устойчивы к влаге, что делает их идеальными для использования в тропическом климате, где не только жарко, но и влажно.

F. Как долго они служат?

Среди 3 типов солнечных панелей у тонкопленочных элементов самый короткий срок службы 10-20 лет .

Несмотря на то, что срок службы тонкопленочных панелей невелик, они имеют самый быстрый срок окупаемости.

Это означает, что система сэкономит вам много денег на электроэнергию, которые окупятся в течение 8 лет .

G. Насколько они дороги?

Тонкопленочные фотоэлементы на сегодняшний день являются самым дешевым типом всех солнечных панелей.

Это связано с тем, что для них требуется меньше материала, образуется меньше отходов и их намного проще производить.

Кроме того, благодаря легкости и гибкости тонкопленочные панели проще в установке, чем моно- или поликристаллические элементы, что снижает стоимость установки и делает их еще дешевле, чем они есть на самом деле.

Заключение

Тонкопленочные солнечные панели — надежда солнечной энергетики.

Из-за их стоимости, простоты изготовления, легкости, гибкости и разнообразия применений.

По данным компании Solar Energy Hackers, через несколько лет тонкопленочная технология превзойдет все солнечные панели на основе кремния.

Фейсбук
Твиттер
LinkedIn
Более

Тонкопленочные солнечные панели: что нужно знать

Вы когда-нибудь сталкивались с «гибкими солнечными панелями» или «наклеиваемыми солнечными панелями»? Оба подходят под более широкий зонтик тонкопленочных солнечных панелей, которые представляют собой тип технологии солнечных панелей, известный своей легкостью, но при этом производящий возобновляемую солнечную энергию. По сравнению с традиционными солнечными панелями, занимающими большую часть рынка, тонкопленочные солнечные панели состоят из вырабатывающих электричество слоев, которые в сотни раз тоньше, чем обычные кремниевые элементы.

Ключевые выводы

Существует четыре основных типа тонкопленочных солнечных панелей: аморфные, теллурид кадмия (CdTe), диселенид меди-галлия-индия (CIGS) и органические солнечные панели.
Аморфные солнечные панели более гибкие, но менее эффективные, чем другие типы тонкопленочных солнечных панелей.
Теллурид кадмия (CdTe) — самый популярный материал для производителей тонкопленочных солнечных панелей.
Используя EnergySage Marketplace, вы можете выбирать из множества установщиков солнечных панелей, которые могут работать с различными типами тонкопленочных панелей.

Что в этой статье?

Обзор тонкопленочных солнечных панелей
Аморфные солнечные панели
Солнечные панели CdTe
Солнечные панели CIGS
Органические фотоэлектрические панели

Обзор тонкопленочных солнечных панелей

Существует множество различных типов тонкопленочных модулей, изготовленных с использованием различных материалов и процессов. В этой статье мы рассмотрим четыре основных типа тонкопленочных фотоэлектрических панелей — аморфные, теллурид кадмия (CdTe), медно-галлиевый диселенид индия (CIGS) и органические солнечные панели — и что отличает каждый из них от других тонких фотоэлектрических панелей. – варианты пленочных солнечных батарей. Существуют также экспериментальные варианты, такие как панели из арсенида галлия (GaAs) и перовскита, которые пока недоступны для потребителей.

Сравнение четырех основных типов тонкопленочных солнечных панелей

Тип солнечной панели	Аморфный	CdTe	CIGS	7 Органический 0 PV
Pros	В них используется меньше материала, чем в традиционных панелях, включая токсичные материалы.	Они производят больше энергии, чем традиционные панели.	Их состав делает их сравнимыми по эффективности с традиционными панелями.	Они популярны на рынке панелей, интегрированных в здания, что делает их более доступным вариантом.
	Их конструкция делает их чрезвычайно гибкими и менее восприимчивыми к трещинам.	Панели CdTe дешевле в производстве, чем традиционные панели.
Минусы	Аморфные панели намного менее эффективны, чем традиционные панели.	Кадмий является токсичным тяжелым металлом и необходим для производства этих панелей.	Панели CIGS очень дороги, что делает их менее конкурентоспособными.	Они все еще весьма неэффективны с КПД менее 11%
		Эти панели по-прежнему намного менее эффективны, чем традиционные кремниевые панели.	Они также используют токсичные материалы в своей конструкции.	Тип технологии, используемой в этих панелях, имеет более короткий срок службы, чем другие.

Аморфные солнечные панели

Как и обычные солнечные панели, аморфные солнечные панели в основном состоят из кремния. Однако, несмотря на то, что они изготовлены из одного и того же материала, они сконструированы по-разному: вместо использования твердых кремниевых пластин (как в моно- или поликристаллических солнечных панелях) производители изготавливают аморфные панели путем осаждения некристаллического кремния. (C-Si) на подложке из стекла, пластика или металла. Один слой кремния на аморфной солнечной панели может быть толщиной в один микрометр — для сравнения, это тоньше человеческого волоса!

Преимущества и недостатки аморфных солнечных панелей

Аморфные солнечные панели имеют много преимуществ по сравнению с солнечными панелями. Во-первых, компаниям не нужно использовать много токсичных материалов для создания панелей из аморфного кремния (a-si) — это не всегда верно для некоторых других типов панелей. Кроме того, они требуют гораздо меньше кремния, чем обычные солнечные панели. Аморфные солнечные панели также гибки и обладают значительной прочностью, что делает их менее восприимчивыми к трещинам, чем традиционные панели, изготовленные из твердых кремниевых пластин. Их технология также используется в небольших приложениях, таких как калькуляторы и установки для жилых автофургонов.

Однако у технологии аморфных солнечных панелей есть и некоторые недостатки, основной проблемой которых является их эффективность — по сравнению с обычными кремниевыми солнечными элементами аморфные солнечные элементы обычно менее чем вдвое менее эффективны. Эффективность преобразования большинства типов аморфных солнечных панелей составляет около семи процентов, в то время как представленные сегодня на рынке массивы монокристаллических или поликристаллических солнечных панелей могут иметь эффективность более 20 процентов.

Солнечные панели на основе теллурида кадмия (CdTe)

Панели из теллурида кадмия (CdTe) являются наиболее популярным типом тонкопленочной технологии, используемой сегодня в установках. Эти панели состоят из нескольких тонких слоев: один основной слой для производства возобновляемой энергии, изготовленный из соединения теллурида кадмия, и окружающие слои для проведения и сбора электричества. Одним из самых известных производителей панелей CdTe является американская компания First Solar со штаб-квартирой в Темпе, штат Аризона.

Преимущества и недостатки солнечных панелей из теллурида кадмия

Одним из самых захватывающих преимуществ панелей CdTe является их способность поглощать солнечный свет с длиной волны, близкой к идеальной, или с более короткими длинами волн, чем это возможно с традиционными кремниевыми солнечными элементами. Проще говоря, более короткие волны означают более высокое поглощение энергии, которую легче преобразовать в электричество. Кроме того, панели из теллурида кадмия недороги в производстве и установке по сравнению с другими типами солнечных панелей.

Однако одной из самых больших проблем с панелями CdTe является загрязнение окружающей среды. Кадмий — токсичный тяжелый металл, причем один из самых сильнодействующих. Теллурид кадмия, соединение, используемое в этих панелях, также обладает некоторыми токсичными свойствами. Важно отметить, что панели CdTe не вредны для человека или окружающей среды, поскольку они генерируют электричество на крышах, и компании принимают надлежащие меры предосторожности для здоровья при обращении с материалами в процессе производства. Однако утилизация старых панелей CdTe по-прежнему вызывает озабоченность.

Кроме того, как и аморфные панели, панели из теллурида кадмия имеют более низкую эффективность, чем другие типы солнечных панелей. Панели CdTe, содержащие от 10 до 11 процентов, превосходят по эффективности аморфные панели, но все же не приближаются к средней эффективности стандартных кремниевых панелей.

Солнечные панели из селенида меди-индия-галлия (CIGS)

Солнечные модули CIGS изготовлены из соединения, называемого диселенидом меди-галлия-индия (попробуйте сказать это в пять раз быстрее!), зажатого между проводящими слоями. Этот тонкопленочный материал наносится поверх различных типов базовых слоев, таких как стекло, пластик, сталь и алюминий. Конечным результатом является мощный полупроводник. В некоторых типах панелей CIGS используется гибкая подложка, а тонкие слои обеспечивают гибкость всей панели.

Преимущества и недостатки солнечных панелей CIGS

В отличие от большинства других тонкопленочных технологий солнечной энергетики, солнечные панели CIGS предлагают конкурентоспособную эффективность по сравнению с традиционными кремниевыми панелями. С эффективностью, превышающей 20 процентов в лабораторных испытаниях, может быть место для высокоэффективных панелей CIGS на мировом рынке солнечных панелей.

Подобно панелям CdTe, многие ячейки CIGS также используют токсичный химический кадмий. Тем не менее, в технологиях CIGS используется более низкий процент кадмия, и поэтому они являются более безвредным для окружающей среды выбором в отношении тонкопленочных элементов – даже лучше, некоторые модели заменяют использование кадмия цинком.

Самым большим недостатком панелей CIGS является их цена. Хотя солнечные панели CIGS представляют собой интересную технологию, они остаются очень дорогими в производстве, до такой степени, что им трудно конкурировать с более экономичными панелями из кремния или CdTe.

Органические фотоэлектрические элементы

Органические фотоэлектрические элементы (OPV) используют проводящие органические полимеры или небольшие органические молекулы для производства электроэнергии. В ячейке, использующей органический фотогальванический материал, несколько слоев тонкого органического пара или раствора осаждаются и удерживаются между двумя электродами для проведения электрического тока.

Преимущества и недостатки органических фотоэлектрических элементов

OPV-элементы наиболее популярны на рынке интегрированных в здания фотоэлектрических элементов (BIPV). Поскольку в технологии органических клеток можно использовать различные типы поглотителей, устройства OPV бывают разных цветов (и даже могут быть прозрачными!). Это эстетическое преимущество делает OPV популярным вариантом для уникальных применений BIPV. Кроме того, материалы, необходимые компаниям для создания органических солнечных элементов, имеются в изобилии, что приводит к низким производственным затратам и, следовательно, низким рыночным ценам.

К сожалению, как и другие тонкопленочные фотоэлектрические элементы, органические фотоэлектрические элементы в настоящее время работают с относительно низкой эффективностью. Ячейки OPV обычно имеют рейтинг эффективности около 11 процентов, но увеличение производства фотоэлектрических модулей при сохранении высокой эффективности является проблемой для технологии.