Пусть солнце наполнит энергией вашу жизнь!
"Ваш Солнечный Дом" - Ваше решение проблемы автономного энергоснабжения
Тел.: 499-7489064, 916-3850200, 495-9568850 д.200734
интернет-магазин | солнечные батареи | ветроустановки | микроГЭС | солнечные коллекторы | системы
ГЛАВНАЯ -> Основы возобновляемой энергетики -> Фотоэлектричество
документы этого раздела
Фотоэлектричество
Иррадиация
Фотоэлектрический эффект
Солнечные элементы
Фотоэлектрические модули
Срок службы солнечных батарей
Фотоэлектрические системы
Контроллеры заряда
Ориентация и препятствия
Угол наклона
Инверторы
Полезные ссылки про СБ

This page in English | версия для печати

Солнечные элементы

Структура солнечного элемента из кремния

1. свет (фотоны)   2. лицевой контакт  3. отрицательный слой
4. переходной слой  5. положительный слой  6. задний контакт

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 широко распространен на земле в виде песка, который является диоксидом кремния (SiO2), также известного под именем "кварцит". Другая область применения кремния - электроника, где кремний используется для производства полупроводниковых приборов и микросхем.

Структура солнечного элемента

Прежде всего , в СЭ имеется задний контакт и 2 слоя кремния разной проводимости. Сверху имеется сетка из металлических контактов и антибликовое просветляющее покрытие, которое дает СЭ характерный синий оттенок.

Типы солнечных элементов


Монокристаллические, поликристаллические и аморфные солнечные элементы
Монокристаллические, поликристаллические и аморфные солнечные элементы
Типичные размеры солнечных элементов и их электрические параметры
Типичные размеры солнечных элементов и их электрические параметры

Максимальный КПД солнечных элементов, полученный в ведущих лабораториях мира

СЭ может быть следующих типов: монокристаллический, поликристаллический и аморфный (тонкопленочный). Различие между этими формами в том, как организованы атомы кремния в кристалле. Различные СЭ имеют разный КПД преобразования энергии света. Моно- и поликристаллические элементы имеют почти одинаковый КПД, который выше, чем у солнечных элементов, изготовленных из аморфного кремния.

В последние годы разработаны новые типы материалов для СЭ. Например, тонкопленочные фотоэлектрические элементы из медь-индий-диселенида и из CdTe (теллурид кадмия). Эти СЭ в последнее время также коммерчески используются. Технологии их производства постоянно развиваются, за последнее десятилетие КПД тонкопленочных элементов вырос примерно в 2 раза.

Последние технологии используют гибридные методы. Так появились элементы, которые имеют как кристаллический переход, так и тонкий полупрозрачный аморфный переход, расположенный над кристаллическим. Так как кристаллы и аморфный кремний наиболее эффективно преобразуют только часть спектра света, и эти спектры немного отличаются, применение таких гибридных элементов позволяет повысить общий КПД солнечного элемента.

Ниже приведен график изменения КПД солнечных элементов за последние десятилетия. Как видим, в лабораториях уже получены результаты, приближающиеся к 45%. Конечно, до массового коммерческого использования такие технологии дойдут еще не скоро, но работа по удешевлению изготовления солнечных элементов постоянно ведется во всем мире. Как видно, максимальный КПД получают на многопереходных элементах и концентрированном освещении.

КПД серийно выпускаемых солнечных элементов:
монокристаллические:15-22 %
поликристаллические:12-17 %
аморфные:6-10 %
теллурид кадмия:8-12 %

Пиковый ватт

Солнечный элемент производит электричество когда освещается светом. В зависимости от интенсивности света (измеряемой в Вт/м2), солнечный элемент производит больше или меньше электричества: яркий солнечный свет более предпочтителен, чем тень, и тень более предпочтительна, чем электрический свет. Для сравнения СЭ и модулей необходимо знать так называемую номинальную мощность элемента или модуля. Номинальная мощность, выращенная в ваттах пиковой мощности Wp, это мера того, сколько электроэнергии может произвести фотоэлектрический модули при оптимальных условиях.

Для определения и сравнения номинальной мощности солнечных панелей, выходная мощность измеряется при стандартных тестовых условиях (СТУ). Эти условия предполагают:
- освещенность 1000 Вт/м2
- солнечный спектр AM 1.5 (он определяет тип и цвет света)
- температура элемента 25 °C (это важно, так как эффективность СЭ падает при повышении его температуры).

Так как в реальных условиях работы такие параметры практически недостижимы, в последнее время все больше производителей указывают параметры модуля в так называемых "нормальных условиях" (NTC), т.е. при температуре модуля 40-45 градусов и освещенности 800 Вт/м2

Пример:

Кристаллический кремниевый СЭ с размерами 10 x 10 см имеет пиковую мощность примерно 1,5 Wp. Большинство панелей с площадью 1 квадратный метр имеют номинальную мощность около 100 Втпик (уточнение: если они сделаны из кристаллических кремниевых элементов).


Сравнение тонкопленочных и кристаллических фотоэлектрических модулей

Ниже приведены основные особенности и отличия в применении тонкопленочных и кристаллических фотоэлектрических модулей.

Тонкопленочные модули в общем случае дешевле кристаллических за счет меньшего расхода кремния и более простой технологии изготовления. Однако разница в цене не очень большая, так как в последние годы цена на кристаллические солнечные модули сильно снизилась. Эффективность обеих технологий быстро растет, а различие в цене уменьшается.

Для конечных потребителей и установщиков важно рассмотреть некоторые важные особенности, которые имеют место при проектировании солнечной электростанции на основе различных типов солнечных элементов. На основе этой информации проектировщик может решить, какую технологию солнечных элементов - тонкопленочную или кристаллическую - лучше использовать в конкретном проекте.

В таблице ниже приведено очень короткое сравнение этих двух технологий. При выборе модулей для конкретногоо проекта необходимо также учитывать много других моментов.

ТехнологияКристаллический кремнийТонкопленочные модули
Разновидности технологииМонокристаллический кремний (c-Si)
Поликристаллический кремний(pc-Si/ mc-Si)
String Ribbon
Аморфный кремний (a-Si)
Теллурид кадмия (CdTe)
Copper Indium Gallium Selenide (CIG/ CIGS)
Органические фотоэлементы (OPV/ DSC/ DYSC)
Отношение напряжения в рабочей точке к напряжению холостого хода (Vmp/ Voc)
(выше - лучше, т.к. меньше разница между Voc и Vmp)
80%-85%72%-78%
Температурные коэффициенты (низкий температурный коэффициент лучше при работе при высоких температурах окружающей среды)выше (-0,4-0,5%/градус) ниже (-0,1-0,2%/градус)
Заполнение вольт-амперной характеристики
(идеальный элемент имеет 100% заполнение)
73%-82%60%-68%
Конструкция модуляв раме из анодированного алюминиябез рамы, между 2 стеклами - цена ниже, вес больше
на гибком основании - легче, дешевле
КПД модуля13%-19%4%- 12%
Совместимость с инверторамиЧем меньше температурный коэффициент, тем лучше. Можно использовать бестрансформаторные инверторыПроектировщик должен учитывать такие факторы, как температурный коэффициент, отношение Voc/Vmp, сопротивление изоляции и т.п. Обычно для тонкопленочных модулей требуется инвертор с гальванической развязкой
Монтажные конструкцииТиповыеТиповые, но может потребоваться специальные зажимы или крепеж. Во многих случаях стоимость установки намного меньше
Соединения постоянного токаТиповыеТиповые, иногда может потребоваться больше разветвителей и предохранителей
Типовое применениеЖилые дома/Коммерческие объекты/Генерация в сетьЖилые дома/Коммерческие объекты/Генерация в сеть
Требуемая площадьоколо 150 Вт/м2может потребоваться до 50% больше площади для той же мощности СБ

Источник: CIVICSolar

Различия между моно и поликристаллическими солнечными элементами

Часто спрашивают: какие солнечные модули лучше - монокристаллические или поликристаллические?

  Монокристаллические солнечные элементы Поликристаллические солнечные элементы
Кристаллическая структура Все кристаллы ориентированы в одном направлении, зерна кристаллов параллельны Кристаллы ориентированы в разных направлениях, зерна кристаллов не параллельны
Технология производства Cut the column Mono-crystalline silicon sticks to get circular slices and then make it square Cut the square Mono-crystalline silicon sticks to get square slices directly; can be used to get Mono-crystalline silicon
Manufacturing Temperature 1400°C 800~1000°C
Shape Rectangle, four corners are missed, simplex shape Rectangle or square, various shapes
Thickness <=300μm 300~500μm
Color Black Dark blue
Energy Conversion Efficiency 15%~23% 12%~17%
Stability High stability High stability but lower than mono cells
Cost High cost High cost, but lower than mono cells
Energy Payback Time 2 years 2~3 years

Источник

Использовалась информация с сайта www.solarfreaks.com и других, дополненная специалистами "Вашего Солнечного Дома"

За последние 30 минут сайт посетило 94 чел.

Наши координаты:
Москва, 10-я Парковая, 18.
Тел.: +7 (499) 7489064, (499) 7489072, (495) 9568850 доб.200734, email:

При копирования ссылка на источник обязательна. Читайте Правила копирования информации
По всем вопросам работы сайта обращайтесь:

:: меню

:: Поиск по сайту


на сайте 

:: Социальные сети

      Мы ВКонтакте Мы в facebook Андрей 379315905

:: баннеры


Текущие посетители
Яндекс цитирования
 

Directrix.ru - рейтинг, каталог сайтов
Рейтинг@Mail.ru