Преимущества TEPLOCOM SOLAR-800

Особенности Комплект TEPLOCOM Solar-800 + Солнечная панель 250 Вт х 2

• Online;
• встроенный MPPT контроллер заряда от солнечных батарей с поиском точки максимальной мощности; 
• несколько режимов работы: параллельно с сетью, автономно, параллельно с сетью в режиме резервного источника питания; 
• защита от короткого замыкания и перегрузки;
• автоматический перезапуск при восстановлении питания переменного тока; 
• дисплей отображает всю основную информацию о работе системы;
• контроль от глубокого разряда и перезаряда АКБ;
• выбор приоритета питания нагрузки.

Технические характеристики Комплект TEPLOCOM Solar-800 + Солнечная панель 250 Вт х 2

Солнечная панель

Солнечный кабель

MC4 коннекторы

В Калифорнии введут обязательную установку солнечных панелей на крышах

Энергетическая комиссия Калифорнии приняла закон, обязывающий застройщиков устанавливать солнечные панели на крышах коммерческих зданий с 2023 года

Что происходит

• Энергетическая комиссия Калифорнии единогласно утвердила законопроект, получивших название «Энергетический код 2022 года», обязывающий застройщиков устанавливать солнечные панели на крышах строящихся домов. Данный план вступит в силу 1 января 2023 года.
• Сообщается, что данная мера распространяется на все коммерческие здания: отели, офисы, медицинские кабинеты и клиники, розничные и продуктовые магазины, рестораны, школы и общественные места, такие как театры, аудитории и конференц-центры. Избежать обязательной установки солнечных панелей застройщику удастся только при строительстве жилых домов и особых государственных учреждений.
• Энергетическая комиссия оценила возможное увеличение затрат на строительство как минимальное и отметила рентабельность использования солнечной энергии. Застройщики получат год на подготовку к работе в новых условиях.
• Следующим шагом станет рассмотрение данного проекта Комиссией по строительным стандартам Калифорнии в декабре 2021 года, которая, как ожидается, включит его в общий свод строительных норм штата.
• По оценкам Энергетической комиссии, успешная реализация плана позволит сократить выбросы СО₂ на 10 млн метрических тонн до 2050 года, что сопоставимо с отказом от 2,2 млн автомобилей на бензиновом двигателе.

Что это значит

По последним данным, жилые дома и коммерческие здания используют 70% электроэнергии Калифорнии и ответственны за четверть выбросов парниковых газов в атмосферу. Новый законопроект, принятый Энергетической комиссией Калифорнии, дополняет положения, вступившие в силу в 2020 году, согласно которым новые жилые постройки на одну семью и многоквартирные дома высотой до трех этажей должны использовать солнечную энергию.

«Будущее, которое мы пытаемся построить вместе, — это будущее без использования ископаемого топлива», — подчеркнул Дэвид Хохшильд, председатель Энергетической комиссии.

Власти Калифорнии почувствовали острую необходимость отказаться от использования ископаемого топлива в связи с изменением климата, которое привело к экстремальным погодным условиям, ставшим причиной разрушительных лесных пожаров в штате. Помимо экологический повестки, «Энергетический код 2022 года» поможет справиться с систематическими отключениями электроэнергии.

Harvard Business Review Россия

Солнечная энергетика переживает солнечные времена. В США количество установок солнечных панелей вернулось на допандемический уровень, и аналитики прогнозируют, что общая мощность установок превысит 19 ГВт, в то время как в конце 2019 года этот показатель равнялся 13 ГВт. По данным отраслевых исследований, в течение следующих 10 лет общий объем мощности установок может вырасти в четыре раза. И это без учета возможного влияния новых норм и стимулов, вводимых администрацией Байдена, выступающей за зеленые инициативы.

Устойчивость отрасли во время пандемии в значительной степени обусловлена налоговым кредитом на инвестиции в солнечную энергетику, который покрывает 26% расходов, связанных с солнечной энергией, для всех бытовых и коммерческих потребителей (что составляет чуть менее 30% в период за 2006—2019 год). После 2023 года налоговая льгота снизится до 10% для коммерческих установщиков и больше не будет действовать для покупателей жилья. Таким образом, в ближайшие месяцы продажи солнечных панелей, вероятно, вырастут еще больше, поскольку покупатели будут гнаться за скидкой, пока она еще есть.

Налоговые субсидии не единственная причина солнечного бума. Эффективность конверсии панелей росла на целых 0,5% каждый год в течение 10 последних лет, и это несмотря на то, что производственные затраты (а следовательно, и цены) резко упали в результате нескольких волн инноваций, в основном запущенных доминирующими в отрасли китайскими производителями. Для конечных потребителей это означает намного меньшие первоначальные вложения в пересчете на киловатт генерируемой мощности.

Все это прекрасные новости не только для отрасли, но и для всех, кто осознает необходимость перехода от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии во имя будущего нашей планеты. Однако есть серьезная загвоздка, о которой мало кто упоминает.

Панели, панели, везде панели

Экономические инициативы подгоняются под то, чтобы побуждать клиентов быстрее менять существующие панели на более новые, дешевые и эффективные образцы. В отрасли, где решения в сфере переработки и вторичного использования остаются глубоко неадекватными, огромный объем выброшенных панелей вскоре создаст риск разрушительного масштаба.

Разумеется, информацию об этом не получишь из официальных отраслевых и государственных источников. По официальным прогнозам Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (International Renewable Energy Agency, или IRENA), «к началу 2030-х годов ожидается ежегодное накопление большого количества отходов», их объем к 2050-му может составить 78 млн тонн. Масштабы, конечно, впечатляют. Но поскольку у нас есть столько лет на подготовку, в документе это преподносится как возможность повторного использования ценных материалов на миллиард долларов, а не как страшная угроза. Угроза скрывается в том, что прогнозы IRENA основаны на предположении, что клиенты не будут менять свои панели в течение всего 30-летнего цикла. Они не берут в расчет вероятность повсеместной замены панелей на ранней стадии использования.

В нашем исследовании мы учли этот фактор. Используя реальные данные по США, мы смоделировали инициативы, влияющие на решения потребителей о замене панелей при различных сценариях. Мы предположили, что при принятии решения о замене панелей особенно важны три переменные: цена установки, уровень компенсации (то есть текущая ставка по солнечной энергии, продаваемой в сеть) и модульная эффективность. Если стоимость замены достаточно низка, а эффективность и уровень компенсации достаточно высоки, мы полагаем, что рациональные потребители осуществят замену независимо от того, прослужили ли их текущие панели положенные 30 лет или еще нет.

В качестве примера рассмотрим гипотетического потребителя (назовем ее г-жа Браун), проживающего в Калифорнии и установившего солнечные панели в своем доме в 2011 году. Теоретически она могла бы пользоваться этими панелями 30 лет, то есть до 2041-го. На момент установки общая стоимость панелей составила $40,8 тыс., 30% которых подлежали налоговому вычету благодаря налоговой льготе для инвестиций в солнечную энергетику. В 2011 году г-жа Браун могла ожидать, что за год ее установка произведет 12 тыс. КВт энергии, что эквивалентно объему электроэнергии примерно на $2,1 тыс. Каждый следующий год эффективность панелей должна прогнозируемо снижаться примерно на один процент из-за деградации модуля.

А теперь представьте, что в 2026 году, на полпути жизненного цикла оборудования, г-жа Браун возвращается к размышлениям о солнечной установке. Она слышала, что панели последнего поколения дешевле и эффективнее, и, проведя собственное исследование, она делает вывод, что это действительно так. Исходя из текущих прогнозов, к 2026 году г-жа Браун обнаружит, что расходы, связанные с покупкой и установкой солнечных панелей, упали на 70% по сравнению с 2011-м. Более того, панели нового поколения будут приносить $2,8 тыс. годового дохода, что на $700 больше, чем ее текущая установка в первый год использования. Получается, что, если модернизировать панели сейчас, а не через 15 лет, то чистая приведенная стоимость (NPV) солнечной установки вырастет более чем на $3 тыс. по покупательной способности доллара на 2011 год. Если г-жа Браун — рациональный потребитель, то она выберет вариант с ранней заменой. А если бы она была особенно прозорлива в денежных вопросах, то пришла к такому решению еще раньше: наши расчеты для сценария г-жи Браун показывают, что NPV замены превысит NPV сохранения текущих панелей в 2021 году.

Волна солнечного мусора

Согласно нашему исследованию, как показано на этом графике, кумулятивный уровень отходов вырастет быстрее и резче, чем предполагает большинство аналитиков. Зеленая линия «без отказов» отражает утилизацию панелей при условии, что за 30-летний жизненный цикл изделие не выйдет из строя; голубая линия отражает прогноз Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), который предполагает некоторое количество замен на более ранних этапах жизненного цикла; а красная линия отражает прогнозы по отходам, сделанные в результате нашего исследования.

Если панели будут заменяться на ранних стадиях жизненного цикла, как предсказывает наша модель, то за четыре года объем отходов может оказаться в 50 раз больше, чем прогнозируют в IRENA. Эта цифра соответствует примерно 315 тыс. метрических тонн отходов, исходя из оценки соотношения массы к мощности на уровне 90 тонн/МВт.

Как бы ни тревожили эти данные, они не могут в полной мере отразить масштабы кризиса, поскольку наш анализ ограничивается лишь установками на жилых домах. Если добавить к рассмотрению панели, установленные в коммерческом и промышленном секторах, объем замен может быть намного, намного больше.

Во что обойдется солнечный мусор

Имеющиеся у отрасли мощности по переработке и вторичному использованию ресурсов не предполагают такого наплыва отходов, который может случиться в будущем. Объем финансового стимулирования инвестиций в переработку вторичного сырья солнечной энергетики сложно назвать высоким. Несмотря на то что панели содержат небольшое количество таких ценных материалов, как серебро, по большей части они делаются из стекла — очень дешевого материала. Долгий срок службы солнечных панелей также сдерживает инновации в этой области.

В результате инфраструктура утилизации отходов не поспевает за стремительным ростом производства солнечной энергии. Чтобы дать вам некоторое представление о проблеме, First Solar — единственный известный нам производитель панелей США, активно занимающийся переработкой только собственных продуктов компании при глобальной производительности на уровне 2 млн панелей в год. Нынешние мощности позволяют перерабатывать одну панель за $20—30. Отправка той же панели на свалку обойдется всего лишь в $1—2.

Однако прямые затраты на переработку — это только часть проблемы, связанной с окончанием срока службы продукции. Панели — хрупкое и при этом громоздкое оборудование, которое обычно устанавливается на крышах жилых домов. Чтобы аккуратно их снять и в целости и сохранности перенести в грузовую машину, требуются специально обученные мастера. К тому же некоторые страны могут классифицировать солнечные панели как опасные отходы из-за небольшого количества содержащихся в них тяжелых металлов (кадмия, свинца и т. д.). Такая классификация влечет за собой ряд дорогостоящих ограничений: опасные отходы можно перевозить только в определенное время по специальным маршрутам и проч.

Совокупность непредвиденных затрат может подорвать конкурентоспособность отрасли. Если мы выстроим график будущих установок в соответствии с кривой логистического роста с предельным значением 700 ГВт в 2050 году (расчетный потолок для рынка жилой недвижимости США по данным Национальной лаборатории по изучению возобновляемых источников энергии США) и с кривой ранней замены оборудования, мы увидим, что объем отходов превысит объем новых установок уже в 2031 году. К 2035-му количество списанных панелей превысит количество проданных единиц товара в 2,56 раза. В свою очередь, это приведет к тому, что нормированная стоимость электроэнергии (мера стоимости актива, производящего энергию, в течение срока его эксплуатации) вырастет в четыре раза по сравнению с текущим прогнозом. Экономика солнечной энергии, столь яркая в 2021 году, быстро потемнеет, поскольку отрасль просто утонет в собственном мусоре.

Кому придется платить по счетам?

Почти наверняка решать, кто понесет расходы по утилизации мусора, будут государственные регулирующие органы. Поскольку в ближайшие несколько лет отходы первой волны досрочной замены панелей будут накапливаться, правительство США — начав с уровня штатов, но затем, несомненно, выйдя на федеральный уровень — введет закон об утилизации солнечных панелей. Вероятно, эти нормы будут разработаны по модели Директивы ЕС об отработавшем электрическом и электронном оборудовании (WEEE), которая служит правовой основой для переработки и утилизации электронных отходов в странах-членах ЕС. В основном штаты, принявшие закон об утилизации электроники, поддерживают модель WEEE. (В 2014 году в Директиву были внесены поправки по включению в список солнечных батарей.) В ЕС ответственность за переработку исторического мусора была распределена между производителями исходя из занимаемой ими доли рынка.

Вместо того, чтобы ждать, пока солнечные батареи начнут заполнять свалки, необходимо предпринять первый шаг на пути предотвращения катастрофы и немедленно начать лоббировать аналогичные законы для производителей солнечных батарей в США. Исходя из нашего опыта разработки и внедрения новой редакции Директивы ЕС об отработавшем электрическом и электронном оборудовании в конце 2000-х годов, мы можем сказать, что одной из самых больших проблем в те годы было определение, кто должен нести ответственность за огромное количество накопленных отходов, произведенных компаниями, которые больше не занимаются электроникой.

В случае солнечной энергетики проблема усугубляется новыми правилами, родом из Пекина, согласно которым субсидии для производителей солнечных панелей урезаются, в то время как обязательные тендеры на новые солнечные проекты становятся все более обязательными. В отрасли, где доминируют китайские игроки, это лишь увеличивает фактор неопределенности. Возможно, с уменьшением поддержки со стороны центрального правительства некоторые китайские производители уйдут с рынка. Одна из причин продвигать законы сейчас, а не потом, заключается в том, что важно гарантировать, что ответственность за переработку неизбежной первой волны отходов будет справедливо распределена между производителями соответствующего оборудования. Если закон будет принят слишком поздно, оставшиеся игроки должны будут разбираться с беспорядком, оставленным бывшими китайскими производителями, за свой счет.

Однако в первую очередь необходимо нарастить мощности по переработке солнечных панелей и вписать их в комплексную инфраструктуру переработки отходов, которая также подразумевает демонтаж, транспортировку и (на это время) адекватные хранилища для солнечных отходов. Если даже самые оптимистичные из наших прогнозов о досрочной замене панелей сбудутся, компаниям может не хватить времени на то, чтобы справиться с этой задачей в одиночку. Государственные субсидии, вероятно, являются единственным способом быстрого развития мощностей переработки, соизмеримых с масштабами надвигающейся проблемы. Корпоративные лоббисты могут привести убедительные доводы в пользу правительственного вмешательства, исходя из идеи о том, что отходы — это негативный внешний эффект быстрых инноваций, необходимых для внедрения таких новых энергетических технологий, как использование солнечной энергии. Стоимость создания инфраструктуры для переработки солнечных панелей является неотъемлемой частью пакета научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок, сопровождающих развитие экологически чистой энергетики.

Это касается не только солнечной энергии

Та же проблема нависла и над другими технологическими областями, связанными с использованием возобновляемых источников энергии. Например, эксперты ожидают, что, если не произойдет значительного прироста мощностей по переработке, в течение следующих 20 лет на свалках США окажется 720 тыс. тонн гигантских лопастей ветряных турбин. Согласно большинству оценок, в настоящее время перерабатывается лишь 5% аккумуляторов электромобилей— отставание, которое автопроизводители стремятся нагнать, поскольку в годовом исчислении продажи электромобилей продолжают расти на 40%. Единственное существенное различие между этими зелеными технологиями и солнечными панелями состоит в том, что последние служат источником дохода для потребителя. Таким образом, для масштабного распространения переработка должна удовлетворять всех участников процесса, стремящихся к прибыли, — и производителей панелей, и конечных потребителей.

***

Ничто из вышеизложенного не ставит под сомнение необходимость использования в будущем возобновляемых источников энергии. Наука бескомпромиссна: если мы будем продолжать полагаться на ископаемое топливо в той же мере, в какой делаем это сейчас, то будущим поколениям достанется сильно травмированная, если не умирающая, планета. Если сравнивать возможные перспективы, четыре десятилетия, которые понадобятся для того, чтобы экономика солнечной энергетики стабилизировалась до такой степени, что потребители не будут вынуждены сокращать эксплуатационный цикл своих панелей, кажутся не таким уж долгим сроком. Но в действительности эта благородная цель отнюдь не облегчает нам переход на возобновляемые источники энергии. Из всех секторов отрасль экологически чистых технологий меньше других может позволить себе недальновидно относиться к создаваемым ею отходам. Необходимо разработать стратегию вхождения в циркулярную экономику замкнутого цикла — и чем раньше, тем лучше.

Об авторах

Аталай Атасу (Atalay Atasu) — профессор технологий и операционного управления, а также заведующий кафедрой экологической устойчивости в INSEAD.

Серасу Дюран (Serasu Duran) — профессор Школы бизнеса Хаскейна при Университете Калгари, Альберта.

Люк Ван Вассенхов (Luk N. Van Wassenhove) — почетный профессор кафедры производства им. Генри Форда в INSEAD, возглавляет Группу гуманитарных исследований и Инициативу в области устойчивого развития.

Обзор сравнение солнечных панелей

Для наших клиентов мы провели обзор — сравнение солнечных панелей в условиях Харькова. Целью данного обзора является оценка целесообразности переплачивать 30% за солнечные панели известного европейского производителя, и понятно донести преимущества и недостатки солнечных батарей китайского и немецкого производства.

Для теста мы приобрели немецкую батарею премиум класса, и батарею именитого китайского производителя.

Сравнение солнечных панелей по внешнему виду

Для начала удовлетворим визуалов, посмотрим на внешний вид наших панелей:

Синий цвет, не однородная структура, фотоэлектрические элементы квадратной формы – поликристаллическая солнечная панель китайского производства. Черного цвета, однородной кристаллической структуры, со скругленными углами элементов – монокристаллическая панель немецкого производства.

Вид сзади, заливка компаундом:

Видим неровные стыки китайской батареи и гладкую, аккуратную заливку компаундом в немецких батареях.

Не хочется заранее расстраивать настоящих или будущих владельцев китайских солнечных панелей, но  эти недочеты в будущем приводят к разгерметизации пакета, попаданию воды и трещинам:

Что в дальнейшем приведет к снижению эффективности солнечной батареи до минимума.

Не смотря на описанные недостатки, обе панели выглядят достойно.

Тестирование солнечных панелей по производимой мощности

День был с переменной облачностью, временами светило яркое солнце, а иногда даже срывался снег — идеальные погодные условия для проведения тестирования при разном уровне освещенности.

Нагрузкой батарей служили три лампы накаливания 36 В, 100 Вт. Одновременно производилось измерение тока и напряжения на нагрузке. С одной стороны можно было визуально наблюдать производимую мощность солнечной панели по яркости свечения ламп, с другой — гибко менять нагрузку от 100 до 300 Вт.

В течении дня при разных уровнях освещения производились измерения тока и напряжения на одинаковой нагрузки, подключенной к каждой из панелей. В результате чего получили графики мощности, производимой солнечными панелями в течении дня.

А теперь пара графиков для сравнения солнечных батарей:

Из графиков видно, что при солнечной погоде, китайская солнечная панель  уступает немецкой примерно на 5%, а при облачности, когда свет рассеянный, видно, что производительность немецкой выше минимум на 30%.

Отобразим это на графике:

Примечание: 1 — пасмурно, 2 — облачно, 3 — солнечно, 4 — яркое солнце

Разница в производительности солнечных панелей видна даже на фото:

Левые три лампы подключены к немецкой батареи, правые – к китайской, солнце зашло за тучи.

А на этом фото ярко светит солнышко:

Выводы из обзора солнечных панелей разных производителей

На основании проведенных измерений можно сделать вывод, что среднегодовая производительность немецкой панели будет на 20% выше, чем китайской. Учитывая более высокую производительность, а также несравненное качество изготовления немецкой солнечной батареи, считаем разницу в 30% полностью оправданной.

Данный обзор солнечных панелей проведен в климатической зоне Харькова компанией «Аркодан». Возникшие вопросы задавайте по телефону или письмом:

ул. Ак. Проскуры, 1, Харьков, Украина

[email protected]

Фотографии с российского производства солнечных панелей / Хабр

Как уже

, в России запущено первое производство полного цикла по изготовлению солнечных панелей. Компания Hevel, под маркой которой производятся панели, основана российскими компаниями «Ренова» (51%) и «РОСНАНО» (49%).

ЖЖ-юзер z_alexey (Алексей Заболотнов) получил возможность походить с фотоаппаратом прямо перед посещением завода Дмитрием Медведевым, и сделал много интересных фотографий. С его разрешения выкладываю их на нашем ресурсе.

Вид на производство

Готовые образцы солнечных модулей на территории завода

Проходная

Чистое производство – защитная одежда обязательна для всех

В производстве используется микроморфная тонкопленочная технология.

Производство – почти полностью автоматизированный конвейер

Сначала происходит очистка стекла, затем наносится токопроводящий слой, после него фотоактивный, затем тыльный токопроводящий слой.

Система LPCVD для фронтальных и тыльных контактов.

Робот захватил одну из подложек и переносит её в кассетку- набор из 20 подложек. После сборки кассеты перемещаются на нужную операцию. Кассету из 20 подложек робот собирает не дольше минуты.

Установка лазерного скрайбирования сегментирует модули на индивидуальные ячейки и последовательно соединяет ячейки друг с другом в единую электрическую цепь.

Установка очистки краев модуля лазерной абеляцией.

Удаление покрытия с кромок солнечного модуля производится с целью электрической изоляции. Для удаления покрытия с кромок используется мощный лазер.

Система наносит на зачищенный край модуля слой герметика.

Совмещение заготовки модуля, ламинирующей пленки и заднего стекла.

Зачистка.

Робот устанавливает клеммную коробку.

Контрольная установку измерения сопротивления изоляции.

Каждый (!) модуль проходит проверку на эксплуатационные характеристики при стандартных условиях измерения. Система управления производством передает данные измерений на установку наклейки этикеток. На основе этих данных модули сортируются по мощности.

Готовые модули едут на склад

Общий план завода

Технические характеристики модулей. Номинальная пиковая мощность панелей составляет 120 – 125 Вт (при стандартных тестовых условиях – идеальный угол падения света с интенсивностью 1000 Вт на кв.м. и при температуре 25 градусов). Производитель гарантирует мощность не менее 90% от заявленной в течение 10 лет, и не менее 80% в течение 20 лет.

| Министерство энергетики

Кремний

Кремний, безусловно, является наиболее распространенным полупроводниковым материалом, используемым в солнечных элементах, составляя примерно 95% модулей, продаваемых сегодня. Это также второй по распространенности материал на Земле (после кислорода) и наиболее распространенный полупроводник, используемый в компьютерных микросхемах. Кристаллические кремниевые ячейки состоят из атомов кремния, соединенных друг с другом, чтобы сформировать кристаллическую решетку. Эта решетка обеспечивает организованную структуру, которая делает преобразование света в электричество более эффективным.

Солнечные элементы, изготовленные из кремния, в настоящее время обеспечивают сочетание высокой эффективности, низкой стоимости и длительного срока службы. Ожидается, что модули прослужат 25 или более лет, и по истечении этого срока все еще будут вырабатывать более 80% своей первоначальной мощности.

Тонкопленочная фотогальваника

Тонкопленочный солнечный элемент изготавливается путем нанесения одного или нескольких тонких слоев фотоэлектрического материала на поддерживающий материал, такой как стекло, пластик или металл. Сегодня на рынке представлены два основных типа тонкопленочных фотоэлектрических полупроводников: теллурид кадмия (CdTe) и диселенид меди, индия, галлия (CIGS).Оба материала можно наносить непосредственно на переднюю или заднюю поверхность модуля.

CdTe является вторым по распространенности фотоэлектрическим материалом после кремния, и элементы CdTe могут быть изготовлены с использованием недорогих производственных процессов. Хотя это делает их рентабельной альтернативой, их эффективность по-прежнему не так высока, как у кремния. Ячейки CIGS обладают оптимальными свойствами для фотоэлектрического материала и высокой эффективностью в лаборатории, но сложность, связанная с объединением четырех элементов, делает переход от лаборатории к производству более сложным.И CdTe, и CIGS требуют большей защиты, чем кремний, чтобы обеспечить длительную работу на открытом воздухе.

Перовскитные солнечные элементы представляют собой тип тонкопленочных элементов, названных в честь их характерной кристаллической структуры. Ячейки из перовскита состоят из слоев материалов, которые напечатаны, покрыты или нанесены вакуумным осаждением на нижележащий опорный слой, известный как подложка. Как правило, их легко собрать, и они могут достигать эффективности, аналогичной эффективности кристаллического кремния.В лаборатории эффективность перовскитных фотоэлементов повышается быстрее, чем у любого другого фотоэлектрического материала, с 3% в 2009 году до более 25% в 2020 году. Чтобы быть коммерчески жизнеспособными, перовскитные фотоэлементы должны стать достаточно стабильными, чтобы выдержать 20 лет работы на открытом воздухе, поэтому исследователи работают над тем, чтобы сделать их более долговечными и разрабатывают крупномасштабные и недорогие технологии производства.

Organic Photovoltaics

Органические фотоэлектрические элементы, или OPV, состоят из богатых углеродом (органических) соединений и могут быть адаптированы для улучшения определенных функций фотоэлектрических элементов, таких как ширина запрещенной зоны, прозрачность или цвет.Элементы OPV в настоящее время примерно вдвое менее эффективны, чем элементы из кристаллического кремния, и имеют более короткий срок службы, но могут быть дешевле в производстве в больших объемах. Их также можно наносить на различные вспомогательные материалы, такие как гибкий пластик, благодаря чему OPV может использоваться в самых разных областях. PV

Основы проектирования солнечных фотоэлектрических систем

Солнечные фотоэлектрические модули — это то место, где вырабатывается электричество, но они остаются только одна из многих частей в полной фотоэлектрической (PV) системе.Чтобы вырабатываемая электроэнергия использовалась в доме или на работе, необходимо наличие ряда других технологий.

Монтажные конструкции

Фотоэлектрические массивы должны быть установлены на устойчивой, прочной конструкции, которая может поддерживать массив и выдерживать ветер, дождь, град и коррозию в течение десятилетий. Эти конструкции наклоняют фотоэлектрическую матрицу под фиксированным углом, определяемым географической широтой, ориентацией конструкции и требованиями к электрической нагрузке. Для получения максимальной годовой выработки энергии модули в северном полушарии направлены строго на юг и наклонены под углом, равным местной широте.Монтаж в стойку в настоящее время является наиболее распространенным методом, поскольку он прочен, универсален и прост в сборке и установке. Продолжают развиваться более сложные и менее дорогие методы.

Для фотоэлектрических массивов, установленных на земле, механизмы слежения автоматически перемещают панели, следуя за солнцем по небу, что обеспечивает больше энергии и более высокую окупаемость инвестиций. Одноосные трекеры обычно предназначены для отслеживания солнца с востока на запад. Двухосные трекеры позволяют модулям оставаться направленными прямо на солнце в течение дня.Естественно, отслеживание связано с более высокими первоначальными затратами, а сложные системы более дороги и требуют большего обслуживания. По мере совершенствования систем анализ затрат и выгод все больше отдает предпочтение отслеживанию для наземных систем.

Инверторы

Инверторы используются для преобразования электричества постоянного тока (DC), вырабатываемого солнечными фотоэлектрическими модулями, в электричество переменного тока (AC), которое используется для локальной передачи электроэнергии, а также для большинства бытовых приборов в наших домах.В фотоэлектрических системах есть либо один инвертор, который преобразует электричество, вырабатываемое всеми модулями, либо микроинверторы, прикрепленные к каждому отдельному модулю. Один инвертор, как правило, дешевле, его легче охлаждать и обслуживать при необходимости. Микроинвертор обеспечивает независимую работу каждой панели, что полезно, например, если некоторые модули могут быть затемнены. Ожидается, что инверторы необходимо будет заменять по крайней мере один раз за 25-летний срок службы фотоэлектрической батареи.

Усовершенствованные инверторы, или «интеллектуальные инверторы», обеспечивают двустороннюю связь между инвертором и электросетью.Это может помочь сбалансировать спрос и предложение автоматически или через удаленную связь с операторами коммунальных услуг. Предоставление коммунальным предприятиям такой информации (и возможного контроля) спроса и предложения позволяет им снизить затраты, обеспечить стабильность сети и снизить вероятность перебоев в подаче электроэнергии.

Хранение

Батареи позволяют накапливать солнечную фотоэлектрическую энергию, поэтому мы можем использовать ее для питания наших домов ночью или когда погодные условия не позволяют солнечному свету достигать фотоэлектрических панелей.Их можно не только использовать в домах, но и батареи играют все более важную роль в коммунальных услугах. Поскольку клиенты возвращают солнечную энергию в сеть, батареи могут накапливать ее, чтобы потом вернуть потребителям. Увеличение использования аккумуляторов поможет модернизировать и стабилизировать электрическую сеть нашей страны.

Дополнительная информация

Узнайте больше об основах фотоэлектрических технологий и исследованиях фотоэлектрических систем в офисе компании, работающей на солнечной энергии.

Home »Солнечные информационные ресурсы» Основы проектирования солнечных фотоэлектрических систем

Фотоэлектрические элементы 101, часть 2: Направления исследований солнечных фотоэлектрических элементов

С возвращением.В первой части этого учебного пособия объясняется, как солнечный элемент превращает солнечный свет в электричество и почему кремний является полупроводником, который обычно это делает. Но кремниевые элементы имеют максимальную теоретическую эффективность около 32%, поэтому исследователи изучают новые материалы и конструкции элементов, которые могут улучшить преобразование и производительность. Вот наиболее многообещающие из них:

Некоторые исследователи работают над повышением эффективности элементов за счет наслоения нескольких различных полупроводников для создания многопереходных солнечных элементов.Эти ячейки по существу представляют собой стопки полупроводников, в отличие от ячеек с одним переходом, которые имеют только один полупроводник. Каждый слой поглощает отдельную часть солнечного спектра, используя больше солнечного света, чем однопереходные элементы.

Количество и тип света, который поглощает полупроводник, определяется его шириной запрещенной зоны, свойством, которое означает минимальное количество энергии, необходимое для освобождения электронов, чтобы материал мог проводить электричество. Без этой энергии кремний действует как изолятор.Многопереходные солнечные элементы могут достигать рекордного уровня эффективности, потому что свет, который не поглощается первым полупроводниковым слоем, улавливается слоем под ним. Разные слои поглощают разные части солнечного спектра. После поглощения света энергия преобразуется в электрический ток, и теряется меньше энергии, поскольку ширина запрещенной зоны ближе к энергии поглощенного света.

В то время как все солнечные элементы с более чем одной запрещенной зоной являются многопереходными солнечными элементами, солнечный элемент с точно двумя запрещенными зонами называется тандемным солнечным элементом.Многопереходные солнечные элементы, которые объединяют полупроводники из столбцов III и V периодической таблицы, называются многопереходными солнечными элементами III-V.

Многопереходные солнечные элементы продемонстрировали эффективность выше 45%, но они дороги и сложны в производстве, поэтому предназначены для освоения космоса. Военные используют солнечные элементы III-V в дронах, и исследователи изучают другие возможности их использования, где эффективность преобразования энергии является ключевым фактором.

Кремний может быть наиболее распространенным типом солнечных элементов, но тонкопленочные солнечные элементы, как правило, дешевле и их проще изготавливать.Тонкие пленки составляют от 3% до 5% мирового рынка, но обычно они менее эффективны, чем кремний.

Тонкопленочные солнечные элементы изготавливаются путем нанесения тонкого слоя полупроводникового материала с высокой поглощающей способностью на лист стекла, пластика или металлической фольги, называемого подложкой, а не путем создания кристаллической пластины. Этот материал можно наносить на гибкие поверхности, что снижает затраты и делает солнечные элементы универсальными. Тонкие пленки обычно темные или частично прозрачные, поэтому модули выглядят более однородными, чем пестрые, синие или черные модули кристаллического кремния.Рекордно высокий КПД тонкопленочных элементов составляет 22,1%, в то время как монокристаллические кремниевые элементы достигли 25%, а поликристаллические — более 20%.

Основы солнечной фотоэлектрической технологии | NREL

Солнечные элементы, также называемые фотоэлектрическими элементами, преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество.

Фотоэлектрические системы (часто сокращенно PV) получили свое название от процесса преобразования свет (фотоны) в электричество (напряжение), что называется фотоэлектрическим эффектом .Это явление было впервые использовано в 1954 году учеными Bell Laboratories, которые создал рабочий солнечный элемент из кремния, который генерировал электрический ток при воздействии солнечных лучей. Солнечные батареи вскоре стали использоваться для питания космических спутников. и более мелкие предметы, такие как калькуляторы и часы. Сегодня электричество от солнечных батарей стал конкурентоспособным по стоимости во многих регионах, и в настоящее время развертываются фотоэлектрические системы. в больших масштабах, чтобы помочь электроснабжению электросети.

Кремниевые солнечные элементы

Подавляющее большинство современных солнечных элементов изготовлено из кремния и предлагает как разумные цены, так и хорошую эффективность (скорость, с которой солнечные батареи ячейка преобразует солнечный свет в электричество). Эти ячейки обычно собираются в более крупные модули, которые можно устанавливать на крышах жилых или коммерческих зданий или развернуты на наземных стойках для создания огромных систем полезного действия.

Тонкопленочные солнечные элементы

Другая широко используемая фотоэлектрическая технология известна как тонкопленочные солнечные элементы, потому что они сделаны из очень тонких слоев полупроводникового материала, такого как кадмий. теллурид меди или диселенид галлия индия. Толщина этих слоев клеток составляет всего несколько микрометров, то есть несколько миллионных долей метра.

Тонкопленочные солнечные элементы могут быть гибкими и легкими, что делает их идеальными для портативных устройств. приложения — например, в солдатском рюкзаке — или для использования в других продуктах, таких как окна которые производят электричество от солнца.Некоторые типы тонкопленочных солнечных элементов также приносят пользу. от производственных технологий, которые требуют меньше энергии и легче масштабируются чем технологии производства кремниевых солнечных элементов.

III-V Солнечные элементы

Третий тип фотоэлектрической технологии назван в честь элементов, из которых они состоят. Солнечные элементы III-V в основном состоят из элементов III-е группы.g., галлий и индий — и группа V — например, мышьяк и сурьма — периодической таблицы. Эти солнечные элементы обычно намного дороже в производстве, чем другие технологии. Но они преобразуют солнечный свет в электричество с гораздо более высокой эффективностью. Из-за этого эти солнечные элементы часто используется на спутниках, беспилотных летательных аппаратах и ​​других приложениях, требующих высокое соотношение мощности к весу.

Солнечные батареи нового поколения

Исследователи солнечных элементов из NREL и других организаций также разрабатывают множество новых фотоэлектрических технологии, такие как солнечные элементы из органических материалов, квантовые точки и гибридные органо-неорганические материалы (также известные как перовскиты).Эти технологии следующего поколения могут предложить более низкие затраты, большая простота изготовления или другие преимущества. Дальнейшие исследования покажут, обещания могут быть реализованы.

Исследования надежности и интеграции сетей

Исследования в области фотоэлектрической энергии — это больше, чем просто создание высокоэффективных и недорогих солнечных элементов. Домовладельцы и предприятия должны быть уверены, что устанавливаемые ими солнечные панели будут не ухудшатся в производительности и продолжат надежно вырабатывать электроэнергию в течение многих лет.Коммунальные предприятия и государственные регулирующие органы хотят знать, как добавить солнечные фотоэлектрические системы в электрическую сеть, не дестабилизируя тщательный баланс между спросом и предложением электроэнергии.

Материаловеды, экономические аналитики, инженеры-электрики и многие другие на NREL работает над решением этих проблем и обеспечением чистой солнечной фотоэлектрической энергии. и надежный источник энергии.

Дополнительные ресурсы

Для получения дополнительной информации о солнечной фотоэлектрической энергии посетите следующие ресурсы:

Основы солнечной фотоэлектрической технологии
U.S. Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США

Energy Kids: Solar Photovoltaic
Управление энергетической информации США

Energy Saver: Использование солнечной энергии дома
Министерство энергетики США

Фотоэлектрические исследования в NREL

Фотовольтаика | SEIA

Фотоэлектрические (PV) устройства вырабатывают электричество непосредственно из солнечного света с помощью электронного процесса, который естественным образом происходит в определенных типах материалов, называемых полупроводниками.Электроны в этих материалах высвобождаются солнечной энергией, и их можно заставить перемещаться по электрической цепи, питая электрические устройства или посылая электричество в сеть.

могут использоваться для питания чего угодно, от небольшой электроники, такой как калькуляторы и дорожные знаки, до домов и крупных коммерческих предприятий.

Как сравнить солнечные инверторы | Как сравнить солнечные панели

Как работает фотоэлектрическая технология?

Фотоны ударяют и ионизируют полупроводниковый материал на солнечной панели, заставляя внешние электроны вырваться из своих атомных связей.Благодаря полупроводниковой структуре электроны движутся в одном направлении, создавая электрический ток. Солнечные элементы не на 100% эффективны в солнечных элементах из кристаллического кремния, отчасти потому, что только определенный свет в пределах спектра может быть поглощен. Часть светового спектра отражается, часть слишком слабая, чтобы создавать электричество (инфракрасный), а часть (ультрафиолет) создает тепловую энергию вместо электричества.
Схема типичного кристаллического кремниевого солнечного элемента. Для изготовления этого типа ячейки пластины из высокочистого кремния «легируют» различными примесями и сплавляют друг с другом.Полученная структура создает путь для электрического тока внутри и между солнечными элементами .

Другие типы фотоэлектрической техники

Помимо кристаллического кремния (c-Si), существуют два других основных типа фотоэлектрических технологий:

• Тонкопленочные фотоэлектрические системы — быстрорастущий, но небольшой сегмент коммерческого солнечного рынка. Многие фирмы, производящие тонкие пленки, являются стартапами, разрабатывающими экспериментальные технологии. Как правило, они менее эффективны, но зачастую дешевле, чем модули c-Si.
• В США массивов концентрирующих PV находятся в основном на юго-западе пустыни. Они используют линзы и зеркала для отражения концентрированной солнечной энергии на высокоэффективные элементы. Для их максимальной эффективности требуется прямой солнечный свет и системы слежения.
• Интегрированные в здание фотоэлектрические элементы служат как внешним слоем конструкции, так и вырабатывают электроэнергию для использования на месте или экспорта в сеть. Системы BIPV могут обеспечить экономию материалов и затрат на электроэнергию, уменьшить загрязнение и повысить архитектурную привлекательность здания.

История фотоэлектрической техники

Эффект PV наблюдался еще в 1839 году Александром Эдмундом Беккерелем и был предметом научных исследований в начале двадцатого века. В 1954 году Bell Labs в США представила первое солнечное фотоэлектрическое устройство, которое производило полезное количество электроэнергии, а к 1958 году солнечные элементы использовались в различных небольших научных и коммерческих приложениях.

Энергетический кризис 1970-х годов привел к появлению большого интереса к использованию солнечных батарей для производства электроэнергии в домах и на предприятиях, но непомерно высокие цены (почти в 30 раз выше нынешних) сделали крупномасштабные приложения непрактичными.

Промышленные разработки и исследования в последующие годы сделали фотоэлектрические устройства более осуществимыми, и начался цикл увеличения производства и снижения затрат, который продолжается и сегодня.

Затраты на солнечную фотовольтаику

Быстро падающие цены сделали солнечную энергию более доступной, чем когда-либо. Средняя цена готовой фотоэлектрической системы упала на 59 процентов за последнее десятилетие.

Для получения дополнительной информации о состоянии рынка фотоэлектрических солнечных батарей в США посетите нашу страницу данных по солнечной промышленности.

Современная фотогальваника

Стоимость фотоэлектрических систем резко упала, поскольку промышленность увеличила производство и постепенно улучшила технологию с использованием новых материалов. Стоимость установки также снизилась благодаря более опытным и обученным установщикам. В глобальном масштабе США занимают третий по величине рынок фотоэлектрических установок и продолжают быстро расти.

Большинство современных солнечных элементов изготавливаются либо из кристаллического кремния, либо из тонкопленочного полупроводникового материала.Кремниевые элементы более эффективны при преобразовании солнечного света в электричество, но, как правило, имеют более высокие производственные затраты. Тонкопленочные материалы обычно имеют меньшую эффективность, но могут быть проще и дешевле в производстве. Специализированная категория солнечных элементов, называемых многопереходными или тандемными элементами, используется в приложениях, требующих очень малого веса и очень высокой эффективности, таких как спутники и военные приложения. Все типы фотоэлектрических систем сегодня широко используются в самых разных областях.

Сегодня доступны тысячи отдельных моделей фотоэлектрических панелей от сотен компаний. Сравните солнечные панели по их эффективности, выходной мощности, гарантиям и другим параметрам на EnergySage.

солнечных панелей против фотоэлектрических элементов | Узнать больше

Вас смущает разница между солнечными панелями и фотоэлектрическими элементами? Несмотря на то, что солнечные панели и элементы часто используются как взаимозаменяемые, это две очень разные части вашей солнечной фотоэлектрической системы.Чтобы узнать разницу между ними и узнать, как правильно использовать эти термины, читайте дальше.

Для начала мы рассмотрим роль фотоэлементов в вашей солнечной фотоэлектрической системе. Ваши солнечные элементы производят электричество за счет фотоэлектрического эффекта, когда солнечный свет создает электричество в определенных материалах, выбивая их внешние электроны.

Не вдаваясь в технические подробности, фотоэлектрические элементы могут быть изготовлены из монокристаллического или поликристаллического материала и состоять из нескольких слоев, наиболее важными из которых являются два полупроводника в центре.Верхний полупроводник представляет собой отрицательный слой, поскольку атомы материала содержат лишние электроны, которые несут отрицательный заряд. Напротив, нижний полупроводник представляет собой положительный слой, поскольку в атомах материала отсутствуют электроны.

Когда солнечный свет попадает на верхний полупроводник, свободные электроны возбуждаются, отталкиваются и затем притягиваются к положительному слою под ним. Между двумя слоями образуется барьер, поскольку проводники на обоих слоях заставляют электроны перемещаться по ячейке, создавая электрический ток.

Затем проводники вытесняют этот ток из элемента в электрическую нагрузку, которая улавливает энергию, произведенную вашим фотоэлектрическим элементом. Электроны в конечном итоге снова попадают в ячейку, и процесс повторяется.

Поскольку фотоэлектрические элементы вырабатывают лишь ограниченное количество энергии, многочисленные элементы соединяются для создания солнечной панели. Работая вместе, несколько солнечных элементов генерируют более высокие токи и, следовательно, больше энергии.

Кроме того, за счет герметизации нескольких ячеек вместе ваша панель действует как защитный футляр для ячеек, в котором они находятся. Это означает, что ваши солнечные элементы менее подвержены повреждению внешними факторами, включая суровые погодные условия, такие как град *.

Электроэнергия постоянного тока, вырабатываемая вашими солнечными панелями, затем направляется в ваш центральный инвертор (или микроинвертор, в зависимости от настройки вашей системы), где она преобразуется в электроэнергию переменного тока, которую может использовать ваш дом и бытовая техника.

Количество ячеек в вашей панели будет зависеть от конкретной марки и размера, которые вы выберете, хотя 60 и 72 ячейки на одной панели являются общими.

Другой термин, с которым вы, возможно, столкнулись, фотоэлектрическая матрица, просто используется для описания системы, состоящей из нескольких фотоэлектрических панелей.

Как видите, фотоэлектрические элементы и панели являются неотъемлемыми, тесно связанными частями вашей солнечной фотоэлектрической системы. Фотоэлектрические элементы являются основным компонентом солнечной панели, а солнечные панели — жизненно важным компонентом солнечной системы.

В то время как один фотоэлектрический элемент способен самостоятельно преобразовывать солнечный свет в электричество, панель необходима для объединения и направления выходной энергии множества элементов на ваш инвертор и дом.

Для получения дополнительной информации о качественных солнечных батареях или индивидуального предложения по солнечной энергии для вашего дома, свяжитесь с нами по телефону 1300 074 669 или щелкните здесь, чтобы запросить обратный звонок без обязательств.

* Это одна из многих причин, по которым так важно инвестировать в качественные солнечные панели. Если используется некачественный пластик, или если производственный процесс выполняется на некачественном оборудовании или вручную, может произойти процесс, называемый расслаиванием.Это означает, что связь между пластиком и стеклом отслаивается, позволяя влаге и воздуху проникать в панель, вызывая коррозию и неизбежно полный выход из строя.

Основы солнечных фотоэлектрических панелей> Vikram Solar

Поделиться с другими

Солнечная энергия — один из основных возобновляемых источников энергии, способный решить несколько проблем, с которыми мы сталкиваемся как человечество.Популярность этого источника энергии растет из-за его универсальности и множества преимуществ для людей и окружающей среды. Изменение климата привело к настоящему кризису с учащением наводнений и ураганов из-за нарушения погодных условий. Высокое содержание углекислого газа в атмосфере делает океаны кислыми и убивает морскую жизнь. Более высокие температуры приводят к таянию полярных ледяных шапок, сокращению среды обитания диких животных и повышению уровня моря. Нерегулярные осадки или учащающиеся засухи влияют на сельское хозяйство и средства к существованию более слабых слоев общества во всем мире.

Солнечная энергия может ограничить изменение климата. С уменьшенным углеродным следом солнечная энергия является безопасной альтернативой, которая может заменить сжигание ископаемого топлива для производства электроэнергии, вызывающей загрязнение воздуха, воды и земли.

Солнечная энергия во многих различных формах является источником почти всей энергии на Земле, и человечество использовало солнечную энергию несколькими способами.
Фотоэлектрические элементы (часто сокращенно PV) — это простые устройства, которые предоставляют нам элегантный метод использования солнечной энергии.Фотоэлектрические устройства (солнечные элементы) могут напрямую преобразовывать падающее солнечное излучение в электричество. Они не производят шума, не загрязняют окружающую среду и не содержат движущихся частей. Следовательно, они прочные, надежные и долговечные.

В 1960-х годах исследования в области фотоэлектрической энергии получили импульс в связи с потребностями космической промышленности. Спутникам требуется источник питания для спутниковых приложений, отдельный от электросети. . В то время кремниевые солнечные элементы были слишком дорогими, и предполагаемая потребность в методе выработки электроэнергии все еще оставалась незамеченной.Однако солнечные фотоэлементы были интересным научным вариантом быстро развивающейся разработки кремниевых транзисторов с несколькими потенциально специализированными нишевыми рынками.
В 1980-х годах исследования кремниевых солнечных элементов окупились, поскольку солнечные элементы начали повышать свою эффективность. Менее чем за полвека кремниевые солнечные элементы достигли рубежа в 20% эффективности.

Работа солнечных элементов

Основным компонентом солнечного элемента является кремний.Кремний — это полупроводниковый материал по своей сути, и на самом деле он очень плохо проводит электричество. В 1839 году Эдмунд Беккерель обнаружил, что электрическая энергия может быть получена от Солнца во время определенных электрохимических конфигураций. Кремний соответствующим образом легирован определенными примесями, чтобы использовать солнечные фотоэлектрические элементы (PV) для захвата энергии солнца и преобразования ее в электричество.

В работе солнечных элементов принцип заключается в том, что, когда фотон достигает полупроводника, он выбрасывает электрон, что приводит к образованию двух проводников: свободного электрона и электронной дырки.Когда PN-переход подвергается воздействию света, фотоны с энергией, превышающей ширину запрещенной зоны кремниевых ячеек, поглощаются, вызывая появление электронно-дырочных пар. Эти носители разделяются под действием электрических полей внутри перехода, создавая ток, который пропорционален падению солнечного излучения.

Электричество создается без шума, чисто и без вредных побочных продуктов.

Группа солнечных элементов преобразует солнечную энергию в полезное количество электричества постоянного тока (DC).Солнечные элементы, подключенные последовательно, увеличивают выходное напряжение. Последовательно соединенные элементы образуют так называемые солнечные фотоэлектрические модули.

Фотоэлектрический модуль состоит из ряда соединенных между собой солнечных элементов (обычно 60 или 72 соединенных последовательно), заключенных в единый, долговечный и стабильный блок. Инкапсуляция выполняется для защиты солнечных элементов от механических повреждений и для работы модуля в суровых условиях окружающей среды.

Баланс системы (BOS)

Солнечная фотоэлектрическая система баланса (BOS) относится к компонентам и оборудованию, которые преобразуют энергию постоянного тока, производимую солнечными панелями, в полезную электроэнергию переменного тока через систему преобразования.BOS — это комбинация из нескольких компонентов, таких как:

• солнечные панели для поглощения и преобразования солнечного света в электричество
Инвертор
• для изменения электрического тока с постоянного на переменный
• встроенный аккумулятор для хранения (при необходимости)
• монтаж, кабели, переключатели, корпуса, предохранители, датчики замыкания на землю и другие электрические аксессуары для настройки рабочей системы.

Благодаря сбалансированности компонентов системы мы можем контролировать стоимость системы, повышать эффективность на нескольких этапах и модернизировать всю солнечную фотоэлектрическую систему.