Fizikai iš Rusijos padidino saulės baterijų efektyvumą 20 proc.

Efektyvumo ir medžiagų bei technologijų ryšys

Kaip veikia saulės baterijos? Remiantis puslaidininkių savybėmis. Ant jų krintanti šviesa savo elektronų dalelėmis išmuša išorinėje atomų orbitoje. Didelis elektronų skaičius sukuria elektros srovės potencialą – uždaros grandinės sąlygomis.

Norint pateikti įprastą maitinimo indikatorių, vieno modulio nepakaks. Kuo daugiau plokščių, tuo efektyviau veikia radiatoriai, kurie atiduoda elektrą į baterijas, kur ji kaupsis.Būtent dėl ​​šios priežasties saulės baterijų efektyvumas priklauso ir nuo sumontuotų modulių skaičiaus. Kuo jų daugiau, tuo daugiau saulės energijos jie sugeria, o jų galios indeksas tampa eilės tvarka didesnis.

Ar galima pagerinti akumuliatoriaus efektyvumą? Tokių bandymų jų kūrėjai darė ir ne kartą. Išeitis ateityje gali būti elementų, susidedančių iš kelių medžiagų ir jų sluoksnių, gamyba. Medžiagos sekamos taip, kad moduliai galėtų sugerti įvairių rūšių energiją.

Pavyzdžiui, jei viena medžiaga veikia su UV, o kita su infraraudonųjų spindulių spektru, saulės elementų efektyvumas žymiai padidėja. Jei galvojate teorijos lygiu, didžiausias efektyvumas gali būti apie 90%.

Taip pat silicio tipas turi didelę įtaką bet kurios saulės sistemos efektyvumui. Jo atomus galima gauti keliais būdais, o visos plokštės, remiantis tuo, yra suskirstytos į tris rūšis:

• pavieniai kristalai;
• polikristalai;
• amorfiniai silicio elementai.

Saulės elementai gaminami iš monokristalų, kurių efektyvumas siekia apie 20 proc. Jie yra brangūs, nes yra efektyviausi. Polikristalai yra daug pigesni, nes šiuo atveju jų darbo kokybė tiesiogiai priklauso nuo jų gamyboje naudojamo silicio grynumo.

Elementai, pagaminti iš amorfinio silicio, tapo plonasluoksnių lanksčių saulės baterijų gamybos pagrindu. Jų gamybos technologija yra daug paprastesnė, kaina mažesnė, tačiau efektyvumas mažesnis - ne daugiau kaip 6%. Jie greitai susidėvi. Todėl, siekiant pagerinti jų tarnavimo laiką, į juos dedama seleno, galio ir indžio.

Naudojimas

Nešiojama elektronika

Parūpinti elektrą ir/ar įkrauti įvairios buitinės elektronikos – skaičiuotuvų, grotuvų, žibintuvėlių ir kt.

Pastatų energijos tiekimas

Saulės baterija ant namo stogo

Didelio dydžio saulės elementai, kaip ir saulės kolektoriai, plačiai naudojami atogrąžų ir subtropikų regionuose, kur daug saulėtų dienų. Ypač populiarūs Viduržemio jūros šalyse, kur jie dedami ant namų stogų.

Naujuose Ispanijos namuose nuo 2007 m. kovo mėn. įrengiami saulės vandens šildytuvai, kad būtų patenkinti 30–70 % karšto vandens poreikio, atsižvelgiant į namo vietą ir numatomą vandens suvartojimą. Negyvenamuose pastatuose (prekybos centruose, ligoninėse ir kt.) turi būti fotovoltinė įranga.

Šiuo metu perėjimas prie saulės baterijų sukelia daug žmonių kritikos. Taip yra dėl elektros kainų padidėjimo, natūralaus kraštovaizdžio netvarkos. Perėjimo priešininkai saulės baterijos kritikuojamos dėl tokių pereinamasis laikotarpis, kaip namų ir žemės savininkai sumontuotos saulės baterijos ir vėjo jėgainių, gauna subsidijas iš valstybės, o eiliniai nuomininkai – ne. Šiuo atžvilgiu Vokietijos federalinė ekonomikos ministerija parengė įstatymo projektą, kuris leis artimiausiu metu įvesti lengvatas nuomininkams, gyvenantiems namuose, kuriuose energija tiekiama iš fotovoltinių įrenginių arba blokinių šiluminių elektrinių. Kartu su subsidijų mokėjimu alternatyvius energijos šaltinius naudojančių namų savininkams, planuojama mokėti subsidijas šiuose namuose gyvenantiems nuomininkams.

Naudoti erdvėje

Saulės baterijos yra vienas pagrindinių elektros energijos generavimo būdų erdvėlaiviuose: jie veikia ilgą laiką nenaudodami jokių medžiagų, o kartu yra draugiški aplinkai, skirtingai nei branduoliniai ir radioizotopiniai energijos šaltiniai.

Tačiau skrendant dideliu atstumu nuo Saulės (už Marso orbitos) jų naudojimas tampa problemiškas, nes saulės energijos srautas yra atvirkščiai proporcingas atstumo nuo Saulės kvadratui. Skrendant į Venerą ir Merkurijų, priešingai, saulės baterijų galia žymiai padidėja (Veneros srityje 2 kartus, Merkurijaus srityje 6 kartus).

Naudojimas medicinoje

Pietų Korėjos mokslininkai sukūrė poodinį saulės elementą. Miniatiūrinis energijos šaltinis gali būti implantuojamas po žmogaus oda, kad būtų užtikrintas sklandus į kūną implantuojamų prietaisų, tokių kaip širdies stimuliatorius, veikimas. Tokia baterija yra 15 kartų plonesnė už plauką ir gali būti įkraunama net užtepus odą kremu nuo saulės.

Kas yra efektyvumas

Taigi, akumuliatoriaus efektyvumas yra potencialo, kurį ji iš tikrųjų sukuria, kiekis, nurodytas procentais. Norint jį apskaičiuoti, elektros energijos galią reikia padalyti iš saulės energijos, patenkančios ant saulės baterijų paviršiaus, galios.

Dabar šis skaičius svyruoja nuo 12 iki 25%. Nors praktiškai, atsižvelgiant į oro ir klimato sąlygas, jis nepakyla aukščiau 15. To priežastis – medžiagos, iš kurių gaminamos saulės baterijos. Silicis, kuris yra pagrindinė jų gamybos „žaliava“, neturi galimybės sugerti UV spektro ir gali dirbti tik su infraraudonaisiais spinduliais.Deja, dėl šio trūkumo eikvojame UV spektro energiją ir nenaudojame jos tinkamai.

Įvairių veiksnių poveikis našumui.

Saulės modulių efektyvumo didinimas – galvos skausmas visiems šia kryptimi dirbantiems mokslininkams. Iki šiol tokių prietaisų efektyvumas svyruoja nuo 15 iki 25%. Procentas labai mažas. Saulės baterijos – itin įnoringas įrenginys, kurio stabilus veikimas priklauso nuo daugelio priežasčių.

Pagrindiniai veiksniai, galintys turėti įtakos našumui dviem būdais, yra šie:

• Pagrindinė saulės elementų medžiaga. Silpniausios šiuo atžvilgiu yra polikristalinės saulės baterijos, kurių efektyvumas siekia iki 15%. Galima laikyti perspektyviais modulius, kurių pagrindą sudaro indis-galis arba kadmis-teliūras, kurių produktyvumas siekia iki 20 %.
• Saulės imtuvo orientacija. Idealiu atveju saulės baterijos su savo darbiniu paviršiumi turi būti nukreiptos į saulę stačiu kampu. Šioje padėtyje jie turėtų būti kuo ilgesni. Siekiant padidinti teisingo modulių padėties saulės zonoje trukmę, brangesni analogai savo arsenale turi saulės sekimo įrenginį, kuris sukasi baterijas pagal žvaigždės judėjimą.
• Įrenginių perkaitimas. Padidėjusi temperatūra neigiamai veikia elektros energijos gamybą, todėl montuojant būtina užtikrinti pakankamą plokščių vėdinimą ir vėsinimą. Tai pasiekiama įrengiant ventiliuojamą tarpą tarp plokštės ir montavimo paviršiaus.
• Bet kurio objekto metamas šešėlis gali gerokai sugadinti visos sistemos efektyvumą.

Įvykdę visus reikalavimus ir, jei įmanoma, sumontavę plokštes tinkamoje padėtyje, galite gauti didelio efektyvumo saulės baterijas. Jis yra aukštas, o ne maksimalus. Faktas yra tas, kad apskaičiuotas, arba teorinis efektyvumas, yra laboratorinėmis sąlygomis gauta vertė su vidutiniais dienos šviesos valandų parametrais ir debesuotų dienų skaičiumi.

Praktiškai, žinoma, efektyvumo procentas bus mažesnis.

Surenka saulės energiją baterijos jūsų namams, geriau sutelkti dėmesį į apatinę našumo ribą, o ne į viršutinę. Taip pasirinkę darbui tinkamus saulės modulius ir visus komponentus, galite būti tikri, kad sumontuotos instaliacijos talpa yra pakankama. Skaičiavimuose pasirinkę mažesnę našumo ribą, galite sutaupyti perkant papildomas plokštes, kurios perkamos už perdraudimą pritrūkus galios.

Plėtros perspektyvų skatinimas.

Iki šiol absoliutus saulės energijos efektyvumo rekordas priklauso Amerikos kūrėjams ir yra 42,8%. Ši vertė yra 2% didesnė nei ankstesnis rekordas 2010 m. Rekordinis energijos kiekis buvo pasiektas patobulinus saulės elementą iš kristalinio silicio. Tokio tyrimo išskirtinumas yra tai, kad visi matavimai buvo atliekami išskirtinai darbo sąlygomis, tai yra ne laboratorijos ir šiltnamio patalpose, o realiose numatomo įrengimo vietose.

Visų tų pačių techninių laboratorijų nuošalyje darbas siekiant padidinti paskutinį rekordą nesiliauja. Kitas kūrėjų tikslas – saulės modulių efektyvumo riba 50 proc.Kiekvieną dieną žmonija vis labiau artėja prie momento, kai saulės energija visiškai pakeis kenksmingus ir brangius šiuo metu naudojamus energijos šaltinius ir prilygs tokiems milžinams kaip hidroelektrinės.

Įvairių tipų saulės baterijų efektyvumas

Visi šiuolaikiniai saulės elementai veikia remdamiesi fizinėmis puslaidininkių savybėmis. Saulės šviesos fotonai, krintantys ant fotovoltinių plokščių, išmuša elektronus iš išorinių atomų orbitų. Dėl to prasideda jų judėjimas, dėl kurio atsiranda elektros srovė.

Pavienės plokštės negali užtikrinti normalios galios, todėl tam tikru kiekiu yra prijungtos prie bendros saulės baterijos. Kuo daugiau fotovoltinių elementų bus įtraukta į sistemą, tuo didesnė bus elektros energijos išeiga.

Žinodami plokščių veikimo principą, galite nustatyti jų efektyvumą. Teoriškai efektyvumo apibrėžimas yra pagamintos elektros energijos kiekis, padalytas iš saulės spindulių, patenkančių į tam tikrą skydelį, energijos kiekio. Teoriškai šiuolaikinės sistemos gali tiekti iki 25%, tačiau realiai šis skaičius neviršija 15%. Daug kas priklauso nuo medžiagos, iš kurios pagamintos plokštės. Pavyzdžiui, plačiai naudojamas silicis sugeba sugerti tik infraraudonuosius spindulius, o ultravioletinių spindulių energijos jis nesuvokia ir yra švaistomas.

Šiuo metu vyksta daugiasluoksnių plokščių kūrimo darbai, leidžiantys gaminti didelio efektyvumo saulės baterijas. Jų dizainas apima įvairias medžiagas, išdėstytas keliais sluoksniais. Jie parenkami taip, kad galėtų užfiksuoti visus pagrindinius energijos kvantus.Tai yra, kiekvienas tam tikros medžiagos sluoksnis gali sugerti vieną iš energijos rūšių.

Teoriškai tokių įrenginių efektyvumas gali padidėti iki 87%, tačiau praktiškai tokių plokščių gamybos technologija yra gana sudėtinga. Be to, jų kaina yra daug didesnė, palyginti su standartinėmis saulės sistemomis.

Saulės baterijos efektyvumas labai priklauso nuo saulės elementuose naudojamo silicio tipo. Visos plokštės, pagamintos iš šios medžiagos, yra suskirstytos į tris tipus:

• Monokristalinis, kurio efektyvumas 10-15%. Jie laikomi efektyviausiais, o jų kaina yra pastebimai didesnė nei kitų įrenginių.
• Polikristaliniai turi mažesnes normas, tačiau jų kaina už vatą yra daug mažesnė. Naudojant aukštos kokybės medžiagas, tokios plokštės kartais yra pranašesnės už pavienius kristalus.
• Lanksčios plonasluoksnės plokštės amorfinio silicio pagrindu. Juos lengva gaminti ir maža kaina. Tačiau šių įrenginių efektyvumas yra labai mažas, apie 5-6%. Palaipsniui eksploatacijos metu mažėja jų našumas, mažėja našumas.

privalumus

1. Dėl to, kad plokštėse nėra judančių dalių ir elementų, padidėja ilgaamžiškumas. Gamintojai garantuoja 25 metų tarnavimo laiką.
2. Jei laikysitės visų įprastinės priežiūros ir eksploatavimo taisyklių, tokių sistemų eksploatacija pailgėja iki 50 metų. Priežiūra gana paprasta – laiku nuvalykite fotoelementus nuo dulkių, sniego ir kitų natūralių teršalų.
3. Būtent sistemos patvarumas yra lemiamas veiksnys perkant ir montuojant plokštes. Atsipirkus visoms išlaidoms, pagaminta elektra bus nemokama.

Svarbiausia kliūtis plačiam tokių sistemų naudojimui yra didelė jų kaina. Dėl mažo buitinių saulės baterijų efektyvumo kyla rimtų abejonių dėl šio konkretaus elektros gamybos būdo ekonominio poreikio.

Tačiau vėlgi, reikia pagrįstai įvertinti šių sistemų galimybes ir pagal tai apskaičiuoti numatomą grąžą. Visiškai pakeisti tradicinės elektros nepavyks, tačiau sutaupyti naudojant saulės sistemas visiškai įmanoma.

Be to, sunku nepastebėti tokių pranašumų kaip:

• Elektros tiekimas atokiausiose nuo civilizacijos vietose;
• savarankiškumas;
• Triukšmo nebuvimas.

Saulės energijos trūkumai

• Poreikis naudoti didelius plotus;
• Saulės elektrinė neveikia naktį ir nepakankamai efektyviai dirba vakaro prieblandoje, o energijos suvartojimo pikas būna būtent vakaro valandomis;
• Nepaisant gaunamos energijos aplinkos švarumo, pačiuose saulės elementuose yra toksinių medžiagų, tokių kaip švinas, kadmis, galis, arsenas ir kt.

Saulės elektrinės kritikuojamos dėl didelių sąnaudų, taip pat dėl ​​mažo sudėtingų švino halogenidų stabilumo ir šių junginių toksiškumo. Šiuo metu aktyviai kuriami bešviniai puslaidininkiai saulės elementams, pavyzdžiui, bismuto ir stibio pagrindu.

Dėl mažo efektyvumo, kuris geriausiu atveju siekia 20 procentų, saulės baterijos labai įkaista. Likę 80 procentų saulės energijos Šviesa įkaitina saulės baterijas iki vidutinė temperatūra apie 55°C. NUO fotovoltinės elemento temperatūros padidėjimas 1°, jo efektyvumas sumažėja 0,5%.Ši priklausomybė yra netiesinė, o elemento temperatūros padidėjimas 10° lemia efektyvumo sumažėjimą beveik du kartus. Aktyvūs aušinimo sistemų elementai (ventiliatoriai ar siurbliai), siurbiantys šaltnešį, sunaudoja daug energijos, reikalauja periodinės priežiūros ir mažina visos sistemos patikimumą. Pasyvios aušinimo sistemos pasižymi labai mažu našumu ir negali susidoroti su saulės baterijų aušinimo užduotimi.

Našumo skaičiavimas

Saulės energijos naudojimas ir tokių sąvokų ekonominis racionalumas lemia visų efektyvumą saulės kolektorių sistemų tipai. Pirmiausia atsižvelgiama į transformacijos išlaidas. saulės energijos į elektros energiją.

Tokių sistemų pelningumą ir efektyvumą lemia tokie veiksniai kaip:

• Saulės baterijų ir susijusios įrangos tipas;
• Fotoelementų efektyvumas ir kaina;
• Klimato sąlygos. Skirtingi regionai turi skirtingą saulės aktyvumą. Tai taip pat turi įtakos atsipirkimo laikotarpiui.

Kaip pasirinkti tinkamą spektaklį

Prieš perkant plokštes, reikia žinoti, koks gali būti reikalingas saulės baterijos efektyvumas.

Jei jūsų buitinis suvartojimo lygis yra, pavyzdžiui, 100 kW/mėn (pagal elektros skaitiklį), tuomet patartina, kad saulės elementai pagamintų tiek pat.

Nusprendė dėl to. Eikime toliau.

Akivaizdu, kad saulės stotis veikia tik dienos metu. Be to, vardinės lentelės galia bus pasiekta esant giedram dangui. Be to, didžiausią galią galima pasiekti su sąlyga, kad saulės spinduliai krenta ant paviršiaus. stačiu kampu.

Keičiantis saulės padėčiai, keičiasi ir skydelio kampas. Atitinkamai, dideliais kampais bus pastebimas galios sumažėjimas.Tai tik giedrą dieną. Esant debesuotam orui, galios sumažėjimas gali būti 15–20 kartų. Net nedidelis debesis ar migla sukelia galios sumažėjimą 2–3 kartus

Į tai taip pat reikia atsižvelgti

Dabar – kaip apskaičiuoti plokščių veikimo laiką?

Veikimo laikotarpis, per kurį baterijos gali efektyviai veikti beveik visu pajėgumu, yra maždaug 7 valandos. Nuo 9:00 iki 16:00 val. Vasarą šviesus paros laikas ilgesnis, tačiau elektros energijos gamyba ryte ir vakare labai maža – 20–30 proc. Likusi dalis, tai yra 70%, bus generuojama vėlgi dienos metu, nuo 9 iki 16 val.

Taigi, paaiškėja, kad jei plokščių vardinė galia yra 1 kW, tai vasarą saulėčiausia per dieną generuos 7 kW/val elektros. Su sąlyga, kad jie dirbs nuo 9 iki 16 valandų per parą. Tai yra, tai sudarys 210 kWh elektros energijos per mėnesį!

Tai skydo komplektas. Ir vienas lizdas, kurio galia tik 100 vatų? Per dieną jis duos 700 vatų per valandą. 21 kW per mėnesį.

Kaip padaryti, kad jūsų saulės baterija veiktų kuo efektyviau

Bet kurios saulės sistemos veikimas priklauso nuo:

• temperatūros indikatoriai;
• saulės spindulių kritimo kampas;
• paviršiaus būklė (jis visada turi būti švarus);
• oro sąlygos;
• šešėlio buvimas ar nebuvimas.

Optimalus saulės spindulių kritimo kampas skydelyje yra 90 °, tai yra tiesi linija. Jau yra saulės sistemų, aprūpintų unikaliais įrenginiais. Jie leidžia stebėti žvaigždės padėtį erdvėje. Pasikeitus Saulės padėčiai Žemės atžvilgiu, keičiasi ir Saulės sistemos pasvirimo kampas.

Nuolatinis elementų kaitinimas taip pat neturi geriausios įtakos jų veikimui. Kai energija paverčiama, atsiranda didelių jos nuostolių.Todėl tarp saulės sistemos ir paviršiaus, ant kurio ji sumontuota, visada turi būti palikta nedidelė erdvė. Jame praeinančios oro srovės pasitarnaus kaip natūralus vėsinimo būdas.

Saulės kolektorių grynumas taip pat yra svarbus veiksnys, turintis įtakos jų efektyvumui. Jei jie yra labai užteršti, jie surenka mažiau šviesos, o tai reiškia, kad sumažėja jų efektyvumas.

Be to, svarbų vaidmenį vaidina teisingas įrengimas. Montuojant sistemą negalima leisti, kad ant jos kristų šešėlis. Geriausia pusė, kurioje juos rekomenduojama montuoti, yra pietinė.

Kalbant apie oro sąlygas, tuo pačiu galime atsakyti į populiarų klausimą, ar saulės baterijos veikia debesuotu oru. Žinoma, jų darbas tęsiasi, nes iš Saulės sklindanti elektromagnetinė spinduliuotė Žemę pasiekia visais metų laikais. Žinoma, plokščių našumas (COP) bus žymiai mažesnis, ypač regionuose, kuriuose per metus gausu lietingų ir debesuotų dienų. Kitaip tariant, jie gamins elektros energiją, bet daug mažesniais kiekiais nei saulėto ir karšto klimato regionuose.

Veiksniai, turintys įtakos saulės elementų efektyvumui

Fotoelementų struktūros ypatybės lemia plokščių našumo mažėjimą didėjant temperatūrai.

Dalinis skydo pritemdymas sukelia išėjimo įtampos kritimą dėl nuostolių neapšviestame elemente, kuris pradeda veikti kaip parazitinė apkrova. Šį trūkumą galima pašalinti kiekviename skydelio fotoelemente įrengus aplinkkelį. Esant debesuotam orui, nesant tiesioginių saulės spindulių, plokštės, kurios naudoja lęšius spinduliuotei sutelkti, tampa itin neefektyvios, nes išnyksta objektyvo poveikis.

Iš fotovoltinės plokštės veikimo kreivės matyti, kad norint pasiekti didžiausią efektyvumą, reikia teisingai parinkti apkrovos atsparumą. Tam fotovoltinės plokštės nejungiamos tiesiogiai prie apkrovos, o naudojamas fotovoltinės sistemos valdymo valdiklis, užtikrinantis optimalų plokščių darbą.

Kaip veikia saulės baterija?

Visi šiuolaikiniai saulės elementai veikia dėl fiziko Alexandre'o Becquerel 1839 metais padaryto atradimo – paties puslaidininkių veikimo principo.

Jei silicio fotoelementai ant viršutinės plokštės yra kaitinami, tada silicio puslaidininkio atomai išsiskiria. Jie bando užfiksuoti apatinės plokštės atomus. Visiškai laikantis fizikos dėsnių, apatinės plokštės elektronai turi grįžti į pradinę būseną. Šie elektronai atsiveria vienu būdu – per laidus. Sukaupta energija perduodama į baterijas ir grąžinama atgal į viršutinę silicio plokštelę.

Istorija

1842 m. Alexandre'as Edmondas Becquerelis atrado šviesos pavertimo elektra efektą. Charlesas Frittsas pradėjo naudoti seleną, kad šviesą paverstų elektra. Pirmuosius saulės elementų prototipus sukūrė italų fotochemikas Giacomo Luigi Chamichan.

1948 m. kovo 25 d. Bell Laboratories paskelbė sukūrusi pirmuosius silicio pagrindu pagamintus saulės elementus, generuojančius elektros srovę. Šį atradimą padarė trys įmonės darbuotojai – Calvinas Southeris Fulleris, Darylas Chapinas ir Geraldas Pearsonas.Jau po 4 metų, 1958 m. kovo 17 d., JAV buvo paleistas saulės baterijų plokštes naudojantys palydovas Avangard-1. 1958 m. gegužės 15 d. SSRS taip pat buvo paleistas palydovas naudojant saulės baterijas „Sputnik-3“.

Tai įdomu: Vokietijoje pastatyta aukščiausia vėjo jėgainių parkas pasaulyje

Kaip greitai saulės baterijos atsipirks?

Saulės baterijų kaina šiandien yra gana didelė. O atsižvelgiant į mažą plokščių efektyvumo vertę, labai aktualus jų atsipirkimo klausimas. Saulės energija maitinamų baterijų tarnavimo laikas yra apie 25 metus ir daugiau. Apie tai, kas lėmė tokį ilgą tarnavimo laiką, kalbėsime šiek tiek vėliau, tačiau kol kas išsiaiškinsime aukščiau išsakytą klausimą.

Atsipirkimo terminui įtakos turi:

• Pasirinktas įrangos tipas. Vieno sluoksnio saulės baterijos pasižymi mažesniu efektyvumu, palyginti su daugiasluoksnėmis, bet ir daug mažesne kaina.
• Geografinė padėtis, tai yra, kuo daugiau saulės spindulių jūsų vietovėje, tuo greičiau įdiegtas modulis atsipirks.
• Įrangos kaina. Kuo daugiau lėšų išleidote saulės energijos taupymo sistemą sudarančių elementų pirkimui ir montavimui, tuo ilgesnis atsipirkimo laikotarpis.
• Energijos išteklių kaina jūsų regione.

Vidutinis Pietų Europos šalių atsipirkimo laikotarpis yra 1,5-2 metai, Vidurio Europos šalyse - 2,5-3,5 metų, o Rusijoje atsipirkimo laikotarpis yra maždaug 2-5 metai. Artimiausiu metu saulės baterijų efektyvumas labai padidės, tai lemia pažangesnių technologijų, didinančių efektyvumą ir mažinančių plokščių savikainą, kūrimas. Dėl to sumažės ir laikotarpis, per kurį saulės energijos taupymo sistema atsipirks.

Naujausi pasiekimai, didinantys efektyvumą

Beveik kasdien viso pasaulio mokslininkai skelbia apie naujo metodo, skirto saulės modulių efektyvumui didinti, sukūrimą. Susipažinkime su įdomiausiais iš jų. Praėjusiais metais „Sharp“ visuomenei pristatė saulės elementą, kurio efektyvumas siekė 43,5 proc. Jie sugebėjo pasiekti šį skaičių įdiegę objektyvą, kad sutelktų energiją tiesiai į elementą.

Vokiečių fizikai neatsilieka nuo Sharpo. 2013 m. birželio mėn. jie pristatė savo saulės elementą, kurio plotas yra tik 5,2 kvadratiniai metrai. mm, susidedantis iš 4 puslaidininkinių elementų sluoksnių. Ši technologija leido pasiekti 44,7% efektyvumą. Maksimalus efektyvumas šiuo atveju taip pat pasiekiamas fokusuojant įgaubtą veidrodį.

2013 metų spalį buvo paskelbti Stenfordo mokslininkų darbo rezultatai. Jie sukūrė naują karščiui atsparų kompozitą, galintį padidinti fotovoltinių elementų našumą. Teorinė efektyvumo vertė yra apie 80%. Kaip rašėme aukščiau, puslaidininkiai, kurių sudėtyje yra silicio, gali sugerti tik IR spinduliuotę. Taigi naujosios kompozicinės medžiagos veiksmais siekiama aukšto dažnio spinduliuotę paversti infraraudonaisiais spinduliais.

Kitas buvo anglų mokslininkai. Jie sukūrė technologiją, galinčią padidinti ląstelių efektyvumą 22%. Jie pasiūlė aliuminio nanospyglius dėti ant lygaus plonasluoksnių plokščių paviršiaus. Šis metalas pasirinktas dėl to, kad jis nesugeria saulės spindulių, o priešingai – išsklaido. Vadinasi, sugertos saulės energijos kiekis didėja. Taigi padidėjo saulės baterijos našumas.

Čia pateikiami tik pagrindiniai įvykiai, tačiau tai neapsiriboja. Mokslininkai kovoja dėl kiekvieno dešimtosios procento, ir kol kas jiems tai pavyksta. Tikėkimės, kad artimiausiu metu saulės baterijų efektyvumas bus tinkamo lygio. Galų gale, tada plokščių naudojimo nauda bus maksimali.

Straipsnį parengė Abdullina Regina

Maskvoje jau naudojamos naujos technologijos gatvių ir parkų apšvietimui, manau, ten ekonominis naudingumas paskaičiuotas:

Saulės fotoelementų tipai ir jų efektyvumas

Saulės kolektorių veikimas pagrįstas puslaidininkinių elementų savybėmis. Saulės šviesa, krintanti ant fotovoltinių plokščių, fotonais išmuša elektronus iš išorinės atomų orbitos. Gautas didelis elektronų skaičius užtikrina elektros srovę uždaroje grandinėje. Vienos ar dviejų plokščių normaliai galiai neužtenka. Todėl kelios dalys yra sujungtos į saulės baterijas. Norint gauti reikiamą įtampą ir galią, jie jungiami lygiagrečiai ir nuosekliai. Didesnis saulės elementų skaičius suteikia didesnį plotą saulės energijai sugerti ir gamina daugiau energijos.

Fotoelementai

Vienas iš efektyvumo didinimo būdų yra daugiasluoksnių plokščių kūrimas. Tokios konstrukcijos susideda iš medžiagų, išdėstytų sluoksniais, rinkinio. Medžiagų parinkimas atliekamas taip, kad būtų užfiksuoti skirtingų energijų kiekiai. Sluoksnis su viena medžiaga sugeria vienos rūšies energiją, su antra viena kitą ir t.t. Dėl to galima sukurti didelio efektyvumo saulės baterijas. Teoriškai tokios daugiasluoksnės plokštės gali suteikti Efektyvumas iki 87 proc. Bet tai teoriškai, tačiau praktiškai tokių modulių gamyba yra problemiška. Be to, jie labai brangūs.

Saulės sistemų efektyvumui įtakos turi ir saulės elementuose naudojamo silicio tipas. Priklausomai nuo silicio atomo gamybos, juos galima suskirstyti į 3 tipus:

• Monokristalinis;
• polikristalinis;
• Amorfinės silicio plokštės.

Saulės elementų, pagamintų iš vieno kristalo silicio, efektyvumas siekia 10-15 procentų. Jie yra efektyviausi ir brangiausi. Polisilicio modeliai turi pigiausią elektros energijos vatą. Daug kas priklauso nuo medžiagų grynumo, o kai kuriais atvejais polikristaliniai elementai gali būti efektyvesni nei pavieniai kristalai.

Amorfinė silicio plokštė