Новые статьи
Солнечные коллекторы вакуумные
15 декабря 2011

Возможно повышение температур теплоносителя вплоть до 250—300 °C в режиме ограничения отбора тепла.

Подробнее
Тепловой насос
15 декабря 2011

Тепловой насос - устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой.

Подробнее
Малые ветрогенераторы
15 декабря 2011

К малой ветроэнергетике относятся установки мощностью менее 100 кВт. Установки мощностью менее 1 кВт относятся к микро-ветряной энергетике.

Подробнее
Главная » Фотоэлектрические модули. Фотомодули

Фотоэлектрические модули. Фотомодули

 

фотомодули Kvazar   фотомодули Kvazar
Фотоэлектрические модули Kvazar Фотоэлектрические модули Unisolar

В настоящее время внедрение альтернативных источников энергии, автономных и децентрализованных, во многих странах более выгодно, как с экономической, так и с экологической точки зрения. Ископаемое топливо становится источником энергии вчерашнего дня, которое не может обеспечить устойчивое развитие человечества в долгосрочной перспективе. Сегодня в будущее смело заглядывают другие формы энергии, одна из которых - ЭНЕРГИЯ СОЛНЦА.
       

Устройства для прямого преобразования световой или солнечной энергии в электроэнергию называются фотоэлектрическим модулем (по-английски Photovoltaics, от греческого photos - свет и названия единицы электродвижущей силы - вольт). Преобразование солнечного света в электричество происходит в фотоэлектрических модулях, изготовленных из полупроводникового материала, например, кремния, которые под воздействием солнечного света вырабатывают электрический ток. Соединяя фотоэлементы в модули, а те, в свою очередь, друг с другом, можно строить крупные фотоэлектрические станции (одна из таких станций реализована нами в г. Антрацит Луганской области, мощность станции 45 кВт). КПД фотоэлектрических установок в настоящее время составляет около 10%, однако отдельные фотоэлементы могут достигать эффективности 20% и более.

 

Фотоэлектрический модуль (фотоэлектрическая панель) - это фотоэлектрический преобразователь, который способен превращать солнечное электромагнитное излучение в электричество. Принцип работы системы энергоснабжения на базе солнечных панелей, примерно такой же, как и у системы с ветряной установкой. Солнечные модули вырабатывают постоянный ток, контроллер заряжает аккумуляторы, а инвертор преобразовывает постоянный ток (12-360V DC) в переменный (220/380V 50Hz), пригодный для питания электроприборов. Основные элементы системы энергоснабжения на базе солнечных панелей приведены ниже:

Фотоэлектрические модули являются основным компонентом для построения фотоэлектрических систем. Собираются они из отдельных солнечных элементов, принцип работы которых построен на основе явления внутреннего фотоэффекта в полупроводниках. В фотоэлектрических преобразователях солнечной энергии используется кремний с добавками других элементов, образующих структуру с р-n-переходом. Причём толщина полупроводника не превышает 0,2-0,3 мм.

Так же можно выделить два типа фотоэлектрических систем на основе фотомодулей: автономные системы и системы генерации электроэнергии в электрической сетью. Станции второго типа отдают излишки электрической энергии в сеть, которая служит резервом в случае возникновения внутреннего дефицита электрической энергии. Например, установка для дачного домика может, состоять из двух фотоэлектрических панелей общей мощностью 100 ватт и аккумуляторной батареи на 100 ампер/часов. Такое устройство может вырабатывать достаточно энергии для освещения, работы телевизора, маленького холодильника и насоса для полива.

Солнечные фотоэлектрические системы на основе фотомодулей обладают рядом преимуществ:

  • Их работа механически очень проста, нет вращающихся частей и не нужно эксплуатационного обслуживания, кроме периодической очистки поверхности солнечных панелей.
  • Солнечные панели вырабатывают электричество, которое может запасаться в аккумуляторных батареях и использоваться в зависимости от емкости аккумуляторной батареи.
  • Выработка электрической энергии фотоэлектрическим процессом совсем бесшумна и не производит никаких углекислотных и других токсических испарений.
  • Фотоэлектрические солнечные панели незаменимы в труднодоступных и удаленных районах, где прокладывание линий электропередач экономически невыгодно.

Кремний, из которого изготовляются солнечные элементы, называют "нефтью 21-го столетия". Расчеты показывают, что солнечный элемент с КПД 15 %, на которые пошел 1 кг кремния, за 30 лет службы могут произвести 300 МВтч электроэнергии. Равное количество электроэнергии можно получить, израсходовав 75 т нефти (с учетом КПД теплоэлектростанций 33 % и теплотворной способности нефти 43,7 МДж/кг). Таким образом, 1 кг кремния оказывается эквивалентен 75 т нефти.

В зависимости от того, каким образом организованы атомы кремния в кристалле, солнечные элементы делятся на виды:

  • Солнечные элементы из монокристаллического кремния.
  • Солнечные элементы из поликристаллического кремния.
  • Солнечные элементы из аморфного кремния.

Монокристаллические элементы имеют наивысшую эффективность преобразования энергии. Основной материал крайне чистый кремний, из которого изготовлены монокристаллические солнечные панели, хорошо освоен в области производства полупроводников. Кремниевый монокристалл растет на семени, которое медленно вытягивается из кремниевого расплава. Стержни, полученные таким путем, режутся на части толщиной от 0,2 до 0,4 мм .

Затем эти диски подвергаются ряду производственных операций, таких как:

  • обтачивание, шлифовка и очистка;
  • наложение защитных покрытий;
  • металлизация;
  • антирефлексионное покрытие.

КПД солнечной панели на основе монокристаллического кремния составляет 14-17%.

Поликристаллический кремний развивается, когда кремниевый расплав охлаждается медленно и находится под контролем. При производстве поликристаллических панелей операция вытягивания опускается, оно менее энергоемкое и значительно дешевле. Однако внутри кристалла поликристаллического кремния имеются области, отделенные зернистыми границами, вызывающие меньшую эффективность элементов.

КПД солнечной панели на основе поликристаллического кремния составляет 10-12%.

Аморфный кремний получается при помощи "техники испарительной фазы", когда тонкая пленка кремния осаждается на несущий материал и защищается покрытием. Эта технология имеет ряд недостатков и преимуществ:

  • процесс производства солнечных панелей на основе аморфного кремния относительно простой и недорогой;
  • возможно производство элементов большой площади;
  • низкое энергопотребление.

Однако:

  • эффективность преобразования значительно ниже, чем в кристаллических элементах;
  • элементы подвержены процессу деградации.