Тонкопленочные модули из аморфного кремния

Тонкопленочные фотоэлектрические модули из аморфного кремния

Пример солнечной батареи с аморфными кремниевыми модулями Тонкопленочные технологии часто рассматривают как будущее фотоэлектрической энергетики, несмотря на то, что в настоящее время около 83% 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. Сейчас уже разработаны модули 3 поколения. 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. Именно такие фотоэлектрические микроморфные тандемные солнечные модули мощностью 120Вт у нас есть в продаже.

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. Однако на настоящий момент такие модули дороги и их практически нет в свободной продаже.

Если вы интересуетесь тонкоплёночными модулями (например, вас привлекают их достоинства, перечисленные ниже), то в настоящее время имеет смысл обратить внимание на модули из аморфного кремния третьего поколения. Такие модули в производстве должны быть  дешевле, чем кристаллические той же мощности, т.к. при производстве тонкоплёночных модулей расходуется примерно в 10 раз меньше кремния, чем для кристаллического. Однако рыночная ситуация сейчас (в 2017 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.

Преимущества аморфных 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
Зависимость выработки различных типов фотоэлектрических модулей от интенсивности света
Сравнение выработки аморфных и кристаллических модулей
Сравнение выработки аморфных и кристаллических модулей
]shadowing
Влияние затенения на выработку солнечных тонкопленочных модулей
  1. 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.
  2. бОльшая 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.
  3. возможность незаметной интеграции в здание (замена окон, остекление стен, и т.п.)
  4. 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.
  5. 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 поликристаллическими модулями. Однако, это правильно для стандартных условий измерения – яркий и прямой солнечный свет и при температуре модуля 25°C. В реальных условиях это различие в КПД хоть ненамного, но уменьшается.

bipv fasad
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.

Год Месяц года среднесуточный уровень инсоляции, Вт/м² TSM210SB* TSMC140 TCM200 MSW180 Canadian Solar 210Вт ELPS* GET AT2** MLT 265
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. выше).

thumbsup

“Ваш Солнечный Дом” всегда предлагает своим клиентам несколько вариантов решения задачи электроснабжения от солнечных батарей. Применение аморфных тонкопленочных фотоэлектрических модулей в некоторых случаях может более оптимально и эффективно решить поставленную задачу. Наши специалисты после изучения вашей проблемы всегда помогут сделать вам правильный выбор оборудования.

См. также про Сравнение тонкопленочных и кристаллических фотоэлектрических модулей

В настоящее время мы предлагаем аморфные тандемные тонкопленочные модули треьего поколения одного из ведущих мировых производителей – компании Tianwei

Эта статья прочитана 15154 раз(а)!

Продолжить чтение

  • 10000
    Соответствие СБ сетевому инверторуПравильный выбор солнечной батареи для сетевого инвертора Правильная и эффективная работа солнечного инвертора определяет эффективность работы всей солнечной энергосистемы, потому что именно инвертор преобразует постоянный ток от солнечных батарей в переменный ток, потребляемый нагрузкой. Нас часто спрашивают, как должны соотноситься…
  • 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…
  • 10000
    STC, NOCT и PTC - что это такое ?Тестирование параметров солнечных батарей Что такое STC и PTC? Как оценить и сравнить параметры солнечных батарей При выборе солнечных модулей очень важно понимать параметры, которыми описывается модуль - мощность, напряжения, токи в различных режимах. Но не менее важно знать, при…
  • 53
    Солнечные элементыКак работают солнечные 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 широко…
  • 50
    Путеводитель по теме "Солнечные батареи"Раздел "Основы - Солнечная энергетика" Разделы "Фотоэлектричество" и "Солнечные батареи" Раздел "Библиотека - про солнце" См. также полную карту нашего сайта со списком всех статей.  

Google рекомендует

Реклама

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *