Лупа для солнечной батареи

Вначале следует разобраться в существующих разновидностях оборудования для гелиоэнергетики. По первому пути пошла австралийская фирма csgsolarLtd, разработавшая СБ с эффективностью 10-13 при толщине слоя кремния всего 1,5 мкм. Но при дальнейшем увеличении этого угла все большая доля солнечного излучения будет отражаться, уменьшая тем самым КПД ФЭП. Переток в них электронов происходит только через один p-n-переход с ограниченной по энергетике фотонов зоной этого перехода. Для московского региона это приблизительно 4045 градусов к горизонту.

Но без этого заниматься гелиоэнергетикой, приобретая себе оборудование для генерации солнечного тока, неразумно. Суммарная эффективность преобразования фотонов в электроток у таких фотоэлементов в итоге возрастает.

Гелиобатарея состоит из множества фотоэлементов (фотоэлектрических преобразователей ФЭП преобразующих энергию фотонов с солнца в электроэнергию. Вся остальная энергия пропадает впустую. Но принцип работы солнечной батареи, и ее КПД таковы, что о высокой эффективности таких систем пока говорить не приходится.

Но производительность в плане выработки электроэнергии из солнечных лучей у них редко превышает. Но их пока нет в коммерческой продаже. Но при этом, набор подобных ячеек (солнечная батарея линза) должен быть смонтирован на подвижной механической системе, которая будет ориентировать оптику в направлении солнца в то время как оно движется по небу в течении дня, что увеличивает стоимость системы.

Стандартные кремниевые фотоэлектрические преобразователи являются однопереходными элементами. Тонкопленочные солнечные панели, возникает вопрос зачем разрабатывать другие типы модулей, если солнечные панели на основе моно- и мультикристаллического кремния уже созданы и показывают неплохие результаты?

Так, французская фирма-производитель концентраторных СБ soitec устанавливает свои СБ в Калифорнии, ЮАР, на юге Франции (Прованс в Испании. Разность потенциалов (напряжение) между контактами фотоэлемента появляется из-за изменения числа «дырок» и электронов с разных сторон p-n-перехода в результате облучения n-слоя солнечными лучами. Вся та энергия, что не пошла на генерацию электротока, трансформируется в тепло.

Это классический полупроводниковый p-n-переход с электронно-дырочными парами. Так, фирма производитель рекомендует устанавливать данные модули в странах с жарким климатом. Если один из ее участков оказывается затемненным, то неосвещенные ФЭП превращаются в паразитную нагрузку.

Таким образом, нет никаких физических ограничений для производства значительной доли электроэнергии Земли с имеющимися запасами. А первое широкое применение «на земле» подобные СБ нашли в качестве элементов питания карманных микрокалькуляторов. Эффективное преобразование бесплатных лучей солнца в энергию, которую можно использовать для электроснабжения жилья и иных объектов, заветная мечта многих апологетов зеленой энергетики.

То есть каждый такой фотоэлемент способен генерировать электроэнергию только от узкого спектра солнечного излучения. Данные элементы представляют собой гетероструктуру из тонких слоев p-CdTe / n-CdS (суммарная толщина 2-8 мкм) напыленных на стеклянную подложку (основу). Гелиопанели выпускаются с расчетом на выходное напряжение, кратное 12 В для если на аккумулятор надо подать 24 В, то две панели к нему придется подсоединить параллельно Постоянно отслеживать параметры солнечной батареи и вручную корректировать ее работу проблематично.

Таким образом, толщина кремниевой пластины для эффективного поглощения солнечного излучения должна составлять довольно внушительные 100-300 мкм. И еще один момент пыль и грязь сильно снижают производительность фотоэлементов. Полезное видео по теме Принципы работы и схемы подключения солнечных батарей не слишком сложны для понимания.

Дело в том, что обычные кремниевые фотоэлектрические модули наряду с преимуществами, перечисленными выше, обладают и рядом недостатков. Было бы неплохо обзавестись собственным дополнительным источником электроэнергии. Получаемые в результате кремниевые пластины состоят из множества мелких разнонаправленных кристаллитов (типичные размеры 1-10мм) разделенных границами зерен.

Они не только в подобной ситуации не генерируют энергию, но еще и забирают ее у работающих элементов. Чтобы понять принципы функционирования такой батареи, необходимо разобраться в работе этого конечного звена в устройстве гелиопанели, созданного на базе полупроводников.

К сожалению, есть проблемы с обоими элементами входящими в состав соединения CdTe. Из них стали даже строить полноценные солнечные электростанции (СЭС) с большими объемами генерации.

А вот с расчетом нагрузки ситуация сложнее. Наиболее совершенные и самые дорогие на сегодняшний день солнечные модули обладают эффективностью фотоэлектрического преобразования.

Однако в случае с гелиобатареями ситуация кардинально иная. В результате, многие ключевые технологии микроэлектронной промышленности такие как выращивания кремния, нанесения покрытий, легирования, удалось адаптировать для производства кремниевых батарей с минимальными изменениями и инвестициями.

Содержание статьи: Солнечные батареи: терминология, в тематике «солнечной энергетики» достаточно много нюансов и путаницы. Для этого лучше воспользоваться контроллером управления, который в автоматическом режиме сам подстраивает настройки гелиопанели, чтобы добиться от нее максимальной производительности и оптимальных режимов работы. Их делают не из расплавленного, а из искусственно выращенного цельного кристалла кремния.

Открывается заманчивая перспектива сэкономить на расходных материалах, а также на электроэнергии, которой требуется значительно меньше для изготовления более тонкого слоя полупроводника. Панели устанавливать надо так, чтобы на пути солнечных лучей не оказалось деревьев, зданий и иных преград.

Солнце батарею из фотоэлементов в идеале должно освещать равномерно. Основным (и фактически единственным) производителем СБ на основе теллурида кадмия является американская фирма FirstSolar, которая занимает 4-5 всего рынка.

Уникальные линзы из солнечных батарей для солнцезащитных очков »

Отчасти это связано с технически сложным и дорогим процессом изготовления, хотя в некоторых (удачных!) случаях их эффективность может достигать. Обычно под словом «батарея» понимается некое аккумулирующее электроэнергию устройство.

Например, собрав при помощи линзы солнечный свет с 10 см2 и сфокусировав его на 1 см2 солнечной батареи, можно получить тоже количество электроэнергии, что и от элемента площадью 10 см2 без концентратора, но экономя при этом целых 90 площади! Второй элемент теллур, довольно редко встречается в земной коре.

В итоге во внешней цепи появляется напряжение. Внешне один вариант от другого на солнечной панели можно различить по форме. С одной стороны он препятствует протеканию обратных токов по ночам и в пасмурную погоду, а с другой защищает аккумуляторы от чрезмерного заряда/разряда.

Связано это с нечистотой получаемых кремниевых пластин и внутренней их структурой. Избыточные электроны и «дырки» частично переносятся через p-n-переход из одного слоя полупроводника в другой.

В итоге одна и та же модель солнечной батареи в жару генерирует тока меньше, нежели в мороз. Причем каждый из них в этом каскаде рассчитан на свой спектр солнечных лучей. Еще одной положительной чертой СБ на основе вышеназванных полупроводников в отличие от СБ на основе c-Si и mc-Si является их способность не снижать эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую даже в условиях рассеянного излучения (облачный день или лупа для солнечной батареи в тени).

Поэтому-то и эффективность у ФЭП так низка. Тем более что уже сегодня и в России с помощью гелиопанелей дармовой электроэнергией успешно снабжается немалое количество частных домохозяйств. При попадании на ФЭП фотонов между этими слоями полупроводника из-за неоднородности кристалла образуется вентильная фото-ЭДС, в результате чего возникает разность потенциалов и ток электронов.

Неизбежные потери мощности происходят на аккумуляторах, трансформаторах и контроллере. Обращенный к солнцу верхний слой пластинки-фотоэлемента делается из того же кремния, но уже с добавлением фосфора. Исследования СБ на основе теллурида кадмия (CdTe) начались еще в 1970х годах ввиду их потенциального использования в качестве перспективных для космических аппаратов.

Эффективность батарей гелиосистемы, один фотоэлемент даже в полдень при ясной погоде выдает совсем немного электроэнергии, достаточной разве что для работы светодиодного фонарика. Чем ниже температура на улице, тем эффективней работают фотоэлементы и гелиобатарея в целом. Здесь чем чище p-слой кремния, тем более высокий выходит КПД у ФЭП из него.

Остались вопросы?

О компании

Компания «Теплоавтоматика» специализируется на установке систем из возобновляемых источников под «Зеленый тариф» или автономные СЭС. Качественно выполним работу по монтажу и пуско-наладочные работы европейского качества.

Бесплатно проводим консультации, расчеты и составление проекта для потенциальных клиентов, делаем выезд на объект.

Реализуем оборудование для солнечных электростанций, прямые поставки от производителей.