Выбор
Одним из важных критериев выбора являются климатические условия местности, в которой будут установлены гелиопанели. Учитывается количество солнечных дней в году и длина самого дня. Исходя из этих данных, определяется мощность электроэнергии, которую должна вырабатывать батарея в час или сутки. Для северных районов подойдет текстурированное стекло, оно эффективно справляется с работой даже в пасмурные дни. Модули из микроморфного кремния не требуют точной ориентации на солнце, их суммарная годовая мощность превосходит другие тонкопленочные батареи. На них часто останавливают свой выбор жители районов с малой освещенностью.
Выбирая модуль для дома, необходимо продумать, какие электроприборы будут востребованы, хватит ли для них мощности предполагаемой покупки.
При покупке учитывается тип конструкции, материал, толщина фотоэлемента, производитель модуля – все это влияет на цену, качество и длительность работы. Не обязательно переплачивать за иностранные бренды, хорошо себя зарекомендовали модули российского производства, ориентированные на наши климатические условия.
Для расчета количества модулей, следует учитывать, что семья из 4 человек, в среднем, потребляет 200–300 кВт электроэнергии в месяц. Солнечные панели вырабатывают с одного квадратного метра примерно от 25 Вт до 100 Вт в сутки. Для полного удовлетворения дома в потребностях электричества, понадобится 30–40 секций. Оснащение солнечными батареями обойдется семье около 10 тысяч долларов. Устанавливать панели следует на южную сторону крыши, куда попадает максимальное количество солнечных лучей.
Чтобы определиться с выбором, следует понять, какой тип модуля больше подходит покупателю:
- Монокристаллические фотоэлементы стоят 1,5 доллара за Вт. Они имеют меньшие размеры и более эффективны, чем другие виды подобных батарей. Их общее покрытие занимает меньше места. Учитывая мощность и качество, лучше сделать выбор в их пользу. Единственным минусом является высокая стоимость.
- Поликристаллические батареи стоят 1,3 доллар за Вт. По мощности они уступают монокристаллическим, но и оцениваются дешевле. Бюджетные возможности привлекают покупателей, к тому же последние разработки подобных батарей сильно приблизили их КПД к монокристаллическим аналогам.
- Солнечные тонкопленочные панели имеют меньше мощности на один квадратный метр, чем предыдущие модели. Ситуацию выравнивает появление на рынке модулей из микроморфного кремния. Они вырабатывают хорошую суммарную мощность за годовой отрезок времени, отлично себя зарекомендовали в работе видимого и инфракрасного спектра. Для них не важна привязанность к солнечным лучам. Срок эксплуатации батарей составляет 25 лет. Модули имеют недорогую технологию производства, это сказалось на их стоимости – 1,2 доллара за Вт.
- Большой интерес представляет собой гибридная панель, так как она генерирует тепловую и электрическую энергию. Конструкция соединяет в себе коллектор тепла и элементы фотоэлектрической батареи.
По описанию солнечных батарей видно, что для территорий с малой освещенностью больше подойдут панели микроморфного кремния, южные районы могут воспользоваться поликристаллическими батареями. Для тех, кто не стеснен материально, отличным выбором станут более мощные монокристаллические фотоэлементы.
Сегодня еще остаются претензии к гибким солнечным панелям, но завтрашний день, несомненно, за ними. Их активное усовершенствование приводит к снижению стоимости, они уверенно вытесняют кристаллические аналоги из промышленной и бытовой сферы деятельности человека.
Виды солнечных батарей
Солнечные батареи подразделяются на три больших семейства:
- Тонкопленочные.
- Монокристаллические.
- Поликристаллические.
Тонкопленочные солнечные батареи
Тонкопленочные батареи состоят из натянутых пленок, которые легко можно установить в любое удобное место. Не боятся пыли и могут работать даже в неблагоприятных условиях. В облачную погоду их эффективность снижается на 20%. Недорогие, но требуют большой площади для установки.
Монокристаллические батареи
Данный вид батарей изготавливается из большого количества индивидуальных ячеек, которые заливаются силиконом. Благодаря такой гидроизоляции они эффективно применяются в судоходстве. Также их можно устанавливать на кровлях. Естественно, солнечная сторона крыши будет более эффективно работать, но если по каким-то причинам нельзя установить батареи на южной стороне, можно переместить их на более затененный скат. При этом нужно помнить о том, что рассеянный свет менее эффективен.
Монокристаллические батареи имеют относительно небольшую массу, компактны в размерах. Их отличает гибкость, малый вес, компактность, надежность и долговечность. Просты в монтаже и зависят от прямых солнечных лучей. При этом даже легкая облачность может привести к прекращению выработки энергии.
Поликристаллические солнечные батареи
От монокристаллических отличаются тем, что в ячейках находятся кристаллы, направленные в разные стороны. Это позволяет улавливать рассеянный свет и меньше зависеть от прямого освещения.
Эти батареи нам наиболее знакомы по иллюстрациям. Они выпускаются в виде панелей благородного синего цвета. При этом они несколько дешевле, чем монокристаллические модели. Их успешно используют для освещения домов, административных зданий и даже улиц.
Как сделать освещение на солнечных батареях своими руками
Чтобы соорудить прибор, нужно купить материалы и детали:
- аккумуляторы с емкостью от 1500 мА/ч с выходом напряжения на клеммах 3,7 В;
- солнечную панель напряжения 5,5 В/200 мА;
- резисторы 47-56 Ом;
- диоды КД 243А;
- транзистор КТ261Г;
- плата для вытравливания по определенной схеме.
Теперь нужно собрать светильник, оснастить его светодиодами мощностью 3Вт, а отражателем послужит старый компакт-диск.
Модернизация дешевого садового светильника на солнечных батареях, который обойдется примерно в 300 рублей, отнимет намного меньше сил и времени. Для увеличения длительности свечения в сеть следует встроить сопротивление 40-50 Ом. Нужно подрезать дорожку на плате, впаять резистор 5мА и собрать светильник.
Загрузка …
На выходе получается недорогой и очень практичный светильник, который среагирует на движение, осветит дорожку, крыльцо или подъездные пути. И все это без подключения к сети электропитания.
Особенности гибких солнечных модулей и их применение
Гибкие солнечные панели (они же – «тонкопленочные») становятся все более востребованными в бытовой сфере. Если раньше их использовали главным образом на крупных гелиостанциях или в аэрокосмической отрасли, то сегодня они все чаще применяются и в повседневной жизни.
- Гибкие панели встраивают в различные архитектурные элементы и рекламные сооружения, а также используют в качестве складных мобильных источников энергии.
- Более того, тонкопленочные фотобатареи даже нашивают на одежду и снаряжение. К примеру, для туристов выпускают специальные модели походных рюкзаков, снабженных гибкими батареями.
- А последние разработки в этой сфере позволили создать тонкопленочные модели, которые можно использовать и для тонировки стекол.
- То есть при помощи «солнечной пленки» любое окно легко превратить в полноценный источник питания.
- Проводились и другие интересные эксперименты. Например, по созданию так называемых «фотоштор».
Нашитые на ткань гибкие солнечные модули не только вырабатывают энергию, но и надежно защищают комнату от избытка солнечных лучей. Тем самым обеспечивается прохлада и комфортный микроклимат в помещении.
Что такое «гибкая солнечная панель»
По сути, такая панель представляет собой слой полупроводника, напыленный на тонкую гибкую подложку. Толщина современных готовых панелей минимальна (не более 1 мкм), а их производительность лишь немного уступает КПД привычных кристаллических образцов.
Ранее тонкопленочные батареи изготавливали лишь на основе аморфного кремния, но сейчас все больше используют кадмия теллуриды/сульфиды, диселениды медно-индиевые и медно-галлиевые, а также некоторые полимерные вещества. Для повышения энергоэффективности применяются и многослойные (многокаскадные) полупроводниковые структуры, в которых свет отражается и преобразуется несколько раз.
Что же касается отличительных свойств гибких гелиомодулей, то можно выделить следующие:
- Гибкость структуры и возможность использования на криволинейных и цилиндрических поверхностях;
- Сохранение производительности при облачной погоде, как следствие – высокая общая энерговыработка;
- Особая эффективность в жарком климате;
- Довольно высокая степень оптического поглощения солнечного спектра, благодаря чему энергия солнца «улавливается» более полно;
- Эффективная работа в мощных гелиокомплексах. Именно поэтому изначально такие панели применяли в основном на крупных солнечных станциях.
Кроме того, производство гибких солнечных панелей обходится дешевле их кристаллических аналогов. Это означает, что и итоговая цена таких изделий также несколько ниже.
У тонкопленочных батарей есть только одна негативная особенность – более обширная (примерно в 2 раза) площадь поверхности по сравнению с кристаллическими вариантами той же мощности.
Особенности использования
Гибкие фотомодули применяют и в быту, и в промышленной сфере. Причем их особые рабочие свойства накладывают свои ограничения и на специфику использования.
В быту
Чаще всего солнечные батареи на гибких фотоэлементах используют при архитектурной отделке зданий и в малых архитектурных формах. Такие панели встраивают в крыши и окна, заключают в стеклянные триплексы и полимерные короба.
Кроме того, так как гибкие фотобатареи очень легкие, то именно их используют в тех случаях, когда критичную роль играет вес. Электросамолеты, электролодки и электромобили, аэростатные конструкции и т.д., — во всех этих случаях тонкие гелиопанели гораздо предпочтительнее и эффективнее кристаллических вариантов.
Также гибкие батареи применяют на солнечных станциях, то есть в случаях, когда не имеет значения их более обширная площадь. Особенно хорошо эти батареи зарекомендовали себя в регионах с пасмурной погодой или жарким климатом.
В космосе
Ведутся и активные разработки по использованию тонкопленочных панелей в космической отрасли. Так, на российском предприятии НПП «Квант» разрабатывается направление по созданию гибких фотопанелей для космических станций
Основное внимание при этом уделяется трехкаскадным батареям на базе аморфного кремния
Такие батареи отличаются гораздо более высокими (в 4-5 раз) энергомассовыми характеристиками по сравнению с кристаллическими аналогами (несмотря на несколько меньший КПД).
Кроме того, они гораздо более стойки к радиационному излучению, а их стоимость существенно ниже. Еще один весьма важный фактор – небольшой транспортный (стартовый) объем гибких модулей и возможность изготовления на их основе легко развертываемых конструкций.
ТОП-6: Модель Goal Zero Nomad 13 по цене от 8200 рублей
Обзор
Она в линейке считается наиболее удобной. С ней любимые гаджеты всегда обеспечены необходимой порцией энергии. Единственным условием для этого является солнечная погода, поскольку в пасмурные дни, что вполне объяснимо, заряд заметно снижается.
В него вошли:
- панель солнечная;
- адаптер для автоприкуривателя.
Стоимость
| Где купить | Цена |
| https://goalzerorus.ru/solnechnye-paneli/nomad-13/ | 9500 |
| https://goalzerorus.ru/obzory-i-testy/obzor-nomad-13/ | уточнять |
| https://fonarik4you.ru/product/solnechnaja-panel-nomad-13/ | 9500 |
| https://zemleroik.ru/solnechnaya-panel-nomad-13.html | 8950 |
| https://www.pleer.ru/product_128883_Goal_Zero_Nomad_13.html | 8200 |
История развития
Свое развитие батареи солнечные начали еще в далеком XIX веке. Предпосылкой этому стали революционные исследования о преобразовании энергии Солнца в более материальную составляющую.
Первые солнечные панели имели КПД всего 1%, а их химической основой являлся селен. Первый вклад в развитие таких элементов питания внесли А. Беккерель, У. Смит, Ч. Фриттс.
Но использование всего 1% от всей энергии, поступающей на солнечную панель – это очень мало. Данные элементы не могли обеспечить бесперебойное питание техники, поэтому исследования продолжались.
В 1954 году трое ученых – Гордон Пирсон, Дэррил Чапин и Кэл Фуллер – изобрели батарею уже с КПД 4%. Она работала на кремнии, а впоследствии ее КПД было увеличено до 20%.
На данный момент солнечные батареи продуцируют только 1% от всей энергии в мире. Их в основном проводят в места труднодоступные для электрификации. Широко применяют этот источник питания в космической промышленности. Специалисты считают, что такому аккумулятору открыты все пути, ведь с каждым годом солнечная активность возрастает.
В наших широтах данные элементы питания устанавливают в частных домах при экономии энергопотребления и заботе об окружающей среде.
Вред экологии
Несмотря на экологическую безвредность применения солнечных батарей, их производство и утилизация может навредить окружающей среде и здоровью людей. Солнечные панели содержат металлы, такие как свинец, медь, галлий и кадмий, синтетические материалы. Их основа изготавливается из алюминия. Все это требует грамотной утилизации. Также, размещенные на больших площадях, они могут влиять на климат, нарушая естественный температурный режим.
Само производство фотоэлементов и панелей является химически грязным. Стоки и отработанные газы пагубно влияют на экологию. Земля, вода и воздух могут содержать вредные вещества, что является угрозой для всего живого вокруг этих предприятий.
Так стоит ли причислять солнечные панели к предметам причиняющим вред экологии?
Количество солнечных электростанций растет. Если технологии не будут развиваться в сторону наименьшего причинения вреда планете и людям, человечество ждет еще одна рукотворная экологическая проблема.
Что такое «гибкие солнечные модули»?
Основу гибкой солнечной батареи составляет тонкая пленка из полупроводникового материала, чаще всего – аморфного кремния. Кроме того, могут использоваться и другие подходящие полупроводники, например селенид индия-меди или теллурид кадмия. В последних разработках применяются и органические материалы, к примеру полифенилен.
Полупроводник тонким слоем наносится на гибкую подложку, в результате чего получается солнечная фотоячейка, обладающая высокой механической эластичностью. КПД такой ячейки зависит от использованного полупроводника. Ранее производительность гибких батарей была совсем незначительной (порядка 6%), но применение более современных материалов, например селенида индия-меди, позволило поднять их эффективность до стандартных показателей (15-20%).
Сегодня широко используются так называемые многопереходные элементы, имеющие многослойную структуру. В эту структуру входят материалы с разной шириной запрещенной зоны, иными словами, пропускающие фотоны с разным уровнем энергии. Таким образом, реализуется не один p-n переход, а несколько, при этом задействуются фотоны всего спектра падающего света.
Виды
Сегодня из всего имеющегося ассортимента самой большой востребованностью пользуются 3 подвида солнечных батарей, которые сделаны из кремния.
- Монокристаллические изделия. Их можно легко «опознать» по внешнему виду, так как эти панели имеют скошенные углы. Фотоэлементы имеют квадратную форму и черную расцветку. Они могут «смотреть» только в одну сторону. Их КПД можно назвать высоким — от 15 до 25%. Данные панели всегда должны быть повернуты своей лицевой стороной к источнику питания – солнцу. Если день выдался пасмурный, если солнце закатилось или пока еще не взошло, мощность устройства будет минимальным. При помощи этих панелей можно довольно эффективно использовать площадь, при этом получая максимальные параметры мощности.
- Поликристаллические изделия. Это также квадратные пластины, имеющие темно-синий цвет, иногда имеют вкрапления кристаллов кремния. По сравнению с другими подвидами имеют большую площадь и отлично подходят для монтажа на масштабных поверхностях. КПД, правда, будет ниже — от 12 до 15%. Но такие батареи спокойно будут работать даже в самый ненастный день.
- Аморфные кремниевые устройства. Этот вид батарей намного дешевле двух предыдущих подвидов. Каждая панель очень сильно похожа на пленку с фотоэлементами синего цвета. КПД у них совсем маленький — около 6-7%. Напыленные слои из кремния будут быстро прогорать под лучами солнца. Зато они хорошо поглощают рассеянный свет и ИК-лучи, поэтому можно без проблем устанавливать их в тех местах, где часто бывает слишком облачно. Из-за гибкой основы монтаж этих пластин довольно прост. Но они прослужат вам значительно меньший срок, чем монокристаллические и поликристаллические панели.
- Микроморфные панели. Этот подвид представляет собой симбиоз аморфных устройств, в которых присутствуют микровкрапления кремниевых кристаллов. Их КПД будет составлять 8-12%, и для них характерен длительный срок эксплуатации.
Применение
Устройства, преобразующие свет в электрический ток, давно нашли свое применение. Гибкие солнечные панели облегчают жизнь людей во многих сферах деятельности, от бытового уровня до космических разработок.
При архитектурной отделке домов гибкие панели монтируют на крышах и в окнах зданий. Стекло «триплекс» с функционалом солнечной генерации собирает энергию света, не нарушая прозрачность окон и создает приятный микроклимат в помещении. В комнатах, где установлены окна с триплексом, можно обходиться без кондиционера.
Небольшой вес панелей делает их востребованными в самолетостроении, ими оснащают электрические автомобили, лодки, аэростаты. Нашли свое применение гибкие конструкции в военном деле, судостроении, кинематографе, их применяют работники полиции и МЧС.
Пленочную батарею можно встретить на часах, калькуляторах, в качестве нашивок на одежде, на чехлах. Некоторые модули созданы для ношения на сумках и рюкзаках. Power bank с солнечными фотоэлементами позволяет в экспедициях и походах заряжать телефоны, планшеты, фонарики, фотоаппараты.
Фотопанели на основе аморфного кремния нашли свое применение на космических станциях, с учетом малого веса, их легко доставить на околоземную орбиту, а энергоемкость подобных конструкций в пять раз превышает кристаллические варианты. Удобно использовать солнечные панели на объемных гелиостанциях, где достаточно места для их размещения.
Преимущества и недостатки гибких батарей
Что нового мы можем получить от гибких панелей? Какими преимуществами они наделены перед другими солнечными батареями?
Вес и размер. Такой вид батарей отличается легкостью и компактностью
Это особенно важно для тех, кто не располагает лишней площадью. К примеру, для размещения тяжелых стандартных панелей на крыше иногда приходится усиливать конструкцию здания, а с гибкими модулями в этом нет необходимости.
Экологичность
Для некоторых покупателей этот показатель является одним из главных, особенно если солнечные батареи используются на даче, в загородном доме, где важно сохранить чистоту окружающей среды. Работа гибких модулей не отражается на состоянии воздуха.
Производительность. Эффективность батарей несмотря на их нестандартное воплощение достаточно высокая. Конечно, они не смогут перебить по выработке монокристаллические, но гибкие кремниевые панели также не в отстающих. Показатель КПД при соблюдении всех правил эксплуатации может доходить до 18%.
Универсальность. Полупроводниковые гибкие батареи более устойчивы к температурным изменениям, и погодные условия меньше отражаются на их продуктивности.
Простота. Вы сможете самостоятельно подключить и использовать гибкие панели для личных или промышленных нужд. Они отличаются простотой эксплуатации.
Большинство потребителей делают выбор в пользу гибких солнечных панелей ввиду их экономичности и экологичности. Используя такой вид альтернативной энергии, вы не наносите ущерба атмосфере.
Но, как и у любого устройства, здесь не может не быть недостатков. Гибкие панели не пользуются такой популярностью, как кремниевые пластины, и это может быть связано со следующими причинами:
- Показатель КПД здесь существенно ниже, и чтобы обеспечить весь дом электроэнергией, придется закупить больше конструкцией с высокой мощностью.
- Минимальный слой напыления и тонкая фольга не смогут прослужить 20, 30, а то и 40 лет, как это удается кремниевым кристаллическим батареям.
- Гарантийный срок эксплуатации от производителя составляет всего 3 года.
- Уже после 5 лет некоторые фотоэлементы могут приходить в непригодность.
Гибкие панели – это новый вид технологий в мире солнечных электростанций. Они еще не достигли пика своих возможностей, и инженеры каждый день работают над их усовершенствованием. Как и любые другие панели, они отличаются высокой стоимостью и длительным сроком окупаемости. Поэтому в большинстве случаев их используют в качестве дополнительного источника питания.
Это интересно: Выбираем зеркало в ванную комнату с подсветкой — объясняем развернуто
Солнечные батареи какие лучше по характеристикам
Коэффициент полезного действия
КПД панели является одним из главных критериев эффективности преобразования солнечной энергии в электричество. Чем выше КПД, тем лучше работоспособность модуля. Максимальный КПД (44,7%) данное разработали немецкие ученые. Он являет собой своеобразный ориентир для других производителей. Впрочем, можно использовать в любительских целях модуль, КПД которого находится в диапазоне 10-20%.
Тип панели
На сегодняшний день солнечные панели подразделяются на две группы:
- Кремниевые батареи — одни из самых популярных в мире. Их доля применения достигает 90%. Они имеют три подвида, которые отличаются друг от друга отличаются КПД и ценой. По ценовой доступности наиболее доступными считаются поликристаллические панели. Их основным элементом является кристалл, полученный охлаждением расплавленного кремния. Материал не самый чистый, его КПД достигает 15%. Монокристаллы представляют собой исключительно чистый кремниевый материал, отличающийся высоким КПД (около 20%). Такие панели имеют немалую цену. Аморфные модули создаются из гидрида кремния (SiH4), наибольшее их преимущество – высокая производительность в условиях ограниченной освещенности (дождь, запыленный воздух, сумерки, туман).
- Пленочные модули входят в применение постепенно. Они завоевывают свои позиции за счет гибкости и удобства применения. Эти модули можно даже резать ножом, огибать неровные основания, они тоньше и весят меньше. из недостатков только: меньшая мощность, высокая цена изделия, подверженность атмосферному воздействию.
Назначение
Решая: солнечные батареи какие лучше из широкого ряда моделей, при выборе следует отталкиваться от назначения панели.
- Для создания мини-электростанций предпочтение отдается мощным стационарным модулям с хорошей защитой от снега, дождя, мороза.
- Чтобы организовать освещение в турпоходе или для подпитки аккумуляторов гаджетов (смартфонов и планшетов) требуются мобильные панели, которые будут удобны в транспортировке. Мощность их небольшая, зато они доступны в цене.
Качество изготовления
Чтобы понять солнечные батареи какие лучше, следует иметь ввиду, что каждой панели присваивается класс, который демонстрирует качество сборки.
Солнечная батарея в походе незаменимая вещь для тех, кто привык пользоваться гаджетами
Итак, мобильные устройства по преобразованию энергии Солнца в электрический ток могут применяться для:
- зарядки мобильных телефонов и других устройств;
- питания радиоприемников во время походов, рыбалки;
- питания систем навигации во время экспедиций;
- освещения в темное время суток во время походов.
