КПД солнечных панелей — самые эффективные фотоэлементы, расчет и схемы

Что такое КПД солнечной панели?

Эффективность солнечной панели описывает входную солнечную энергию от солнца и выходную преобразованную солнечную энергию в электрическую энергию.

Эффективность солнечной панели — это мера соотношения между количеством солнечного света, попадающего на поверхность панели, и количеством солнечного света, преобразуемого в полезную электрическую энергию. Солнечная панель состоит из отдельных солнечных элементов, состоящих из слоев кремния, бора и фосфора.

Слой бора действует как положительная клемма, обеспечивая положительные заряды, а фосфорная клемма действует как отрицательная клемма, состоящая из отрицательных зарядов. Напротив, слой кремния действует как полупроводник.

Прежде всего, есть четыре типа солнечных панелей. Эффективность солнечных панелей различается для разных типов панелей. Панель, которая производит больше электроэнергии, более эффективна. Четыре типа солнечных батарей

• Монокристаллические солнечные панели
• Поликристаллические солнечные панели
• Пассивированные излучатели и задние панели ячеек (PERC)
• Тонкопленочные панели

Основываясь на своих компонентах и ​​способности удерживать солнечный свет и коэффициентах преобразования, все четыре типа обеспечивают различные коэффициенты эффективности. Эффективность всех четырех типов приведена ниже.

Внутреннее устройство гелиобатареи

Солнечные панели постепенно становятся дешевле и эффективнее. Сейчас они используются для зарядки аккумуляторов в уличных фонарях, смартфонах, электромобилях, частных домах и на спутниках в космосе. Из них даже начали строить полноценные солнечные электростанции (СЭС) с большими объемами генерации.

Солнечная батарея состоит из множества фотоэлементов (фотоэлектрических преобразователей из ПВХ), которые преобразуют фотонную энергию солнца в электричество

Каждый солнечный элемент выполнен в виде блока из определенного количества модулей, объединяющих последовательно соединенные полупроводниковые фотоэлементы. Чтобы понять принципы работы такой батареи, необходимо разобраться в работе этого последнего звена в блоке солнечной панели, выполненном на основе полупроводников.

Виды кристаллов фотоэлементов

Существует большое количество альтернатив ФЭП из различных химических элементов. Однако большинство из них находятся на начальной стадии развития. В промышленных масштабах в настоящее время производятся только панели фотоэлементов на основе кремния.

Кремниевые полупроводники используются в производстве солнечных элементов из-за их низкой стоимости, особо высоким КПД они похвастаться не могут

Обычный солнечный элемент в солнечной панели представляет собой тонкую пластину из двух слоев кремния, каждый из которых имеет свои физические свойства. Это классический полупроводниковый p-n переход с электронно-дырочными парами.

Когда фотоны попадают на ФЭП между этими полупроводниковыми слоями, из-за неоднородности кристалла создается вентильная фотоэдс, что приводит к разности потенциалов и потоку электронов.

Кремниевые пластины фотоэлементов различаются по технологии производства на:

1. Монокристаллический.
2. Поликристаллический.

Первые имеют более высокий КПД, но и себестоимость их производства выше, чем у вторых. Внешне один вариант солнечной панели от другого можно отличить по форме.

Солнечные электростанции для автономного электроснабжения собираются из солнечных панелей, в состав которых входит полупроводниковый фотоэлемент. По способу производства и непосредственно связанному с ним КПД фотоэлементы делятся на моно- и поликристаллические.Монокристаллические варианты изготавливаются из монокристалла, выращенного в лабораторных условиях.

Они темнее, внешне выглядят как прямоугольник со скошенными углами Монокристаллические кремниевые фотоэлементы генерируют энергию с КПД 20-22%. По цене они дороже поликристаллических. Для устройства автономной электростанции можно купить как отдельные фотоэлементы для самостоятельной сборки, так и собранные и подготовленные к установке аккумуляторы.

Поликристаллические фотоэлементы изготавливаются из кремния, полученного плавлением и дальнейшим отверждением. Внешне это прямоугольники с четкими геометрическими формами, цвет их более светлый и голубой, производительность меньше — до 18% Монтируют солнечные панели из фотоэлементов обоих типов по общим правилам.

В готовом к сборке модуле должно быть 36 или 72 шт. Как моно-, так и поликристаллические фотоэлементы монтируются пайкой спереди и сзади. Они соединены последовательно

Монокристаллические солнечные элементы имеют однородную структуру, они выполнены в виде квадратов со срезанными углами. Напротив, поликристаллические элементы имеют строго квадратную форму.

Поликристаллы получают постепенным охлаждением расплавленного кремния. Этот способ предельно прост, поэтому стоят такие фотоэлементы недорого.

Но их производительность при выработке электроэнергии из солнечных лучей редко превышает 15%. Это связано с «загрязнённостью» полученных кремниевых пластин и их внутренней структурой. Здесь чем чище р-слой кремния, тем выше КПД солнечной батареи из него.

Чистота монокристаллов в этом отношении намного выше, чем у поликристаллических аналогов. Они сделаны не из расплавленного, а из искусственно выращенного твердого кристалла кремния. Коэффициент фотоэлектрического преобразования таких солнечных элементов уже достигает 20-22%.

В общем модуле отдельные фотоэлементы собраны на алюминиевом каркасе, а для защиты сверху закрыты прочным стеклом, совершенно не мешающим солнечным лучам

Верхний слой пластинчатого фотоэлемента, обращенный к солнцу, изготовлен из того же кремния, но с добавлением фосфора. Именно последний будет источником избыточных электронов в системе р-п-переходов.

Настоящим прорывом в использовании солнечной энергии стала разработка гибких панелей с аморфным фотогальваническим кремнием:

При производстве гибких солнечных элементов кремний наносится слоями на полимерную пленку или металлическую фольгу. Правда, их КПД в два раза ниже, чем у кристаллических. Изобретение гибких солнечных панелей значительно расширило область их применения. Кроме того, они прочнее и легче поли- и монокристаллических элементов.

На рынке появились портативные зарядные устройства, выполненные на основе гибкого аккумулятора. Устройство оснащено аккумулятором для накопления заряда. Гибкие модели солнечных батарей лишены главного недостатка кристаллических фотоэлементов – хрупкости. Их смело можно брать в походы, дальние путешествия, морские прогулки

Принцип работы солнечной панели

Когда солнечный свет падает на фотоэлемент, в нем генерируются неравновесные электронно-дырочные пары. Избыточные электроны и «дырки» частично переходят через pn-переход из одного слоя полупроводника в другой.

В результате во внешней цепи появляется напряжение. При этом на контакте p-слоя образуется положительный полюс к источнику тока, а на n-слое — отрицательный.

Разность потенциалов (напряжение) между контактами фотоэлемента возникает из-за изменения количества «дырок» и электронов с разных сторон p-n перехода в результате облучения n-слоя солнечным светом

Фотоэлементы, подключенные к внешней нагрузке в виде батареи, образуют с ней замкнутый круг. В результате солнечная панель действует как своеобразное колесо, по которому вместе «бегут» электроны. И батарея постепенно перезаряжается.

Стандартные кремниевые фотоэлектрические инверторы представляют собой однопереходные элементы. Поток электронов в них происходит только через один pn-переход с зоной этого перехода, ограниченной по энергии фотонов.

То есть каждый такой фотоэлемент способен вырабатывать электричество только из узкого спектра солнечного излучения. Вся остальная энергия тратится впустую. Именно поэтому эффективность ФЭП так низка.

Для повышения эффективности солнечных элементов кремниевые полупроводниковые элементы для них в последнее время делают многопереходными (каскадными). В новых ФЭП уже есть несколько переходов. При этом каждый из них в этом каскаде рассчитан на свой спектр солнечного света.

Общая эффективность преобразования фотонов в электрический ток в таких фотоэлементах со временем возрастает. Но их цена гораздо выше. Здесь либо простое производство с низкой себестоимостью и низкой эффективностью, либо более высокая отдача в сочетании с высокими издержками.

Солнечная батарея может работать как летом, так и зимой (ей нужен свет, а не тепло) — чем меньше облачность и чем сильнее светит солнце, тем больше солнечная панель будет вырабатывать электроэнергии

Во время работы фотоэлемент и вся батарея постепенно нагреваются. Вся энергия, которая не использовалась для выработки электричества, превращается в тепло. Часто температура на поверхности солнечной панели поднимается до 50–55 °С. Но чем она выше, тем менее эффективно работает солнечная батарея.

В результате одна и та же модель солнечной батареи в жару вырабатывает меньше электроэнергии, чем в холод. Фотоэлементы показывают максимальную эффективность в ясный зимний день. Есть два фактора – много солнца и естественное охлаждение.

Кроме того, если на панель падает снег, она все равно будет продолжать генерировать электричество. Более того, снежинки даже не успевают на нем особо осесть, растаяв от тепла нагретых фотоэлементов.

Монокристаллические солнечные панели

Монокристаллические солнечные панели состоят только из чистых кремниевых полупроводников, поэтому их также называют «монокристаллическими солнечными панелями». Весь кремний разрезается на множество кусочков, чтобы сформировать панель.

Поскольку в этом типе панелей используется только кремний; и, таким образом, эффективность выше по сравнению с другими тремя. КПД монокристаллической солнечной панели составляет около 20%. Хотя эта панель более эффективна, она недоступна по цене, потому что в производстве больше отходов кремния.

Поликристаллические солнечные панели

Поликристаллические солнечные панели изготавливаются путем плавления чистого кремния и заливки его в квадратную форму.Этот тип солнечных панелей дешевле, потому что в нем меньше отходов материала. Эффективность поликристаллической панели намного меньше, так как при плавлении теряется чистота кремния. Эффективность этого типа солнечной панели составляет ок. 15-17%.

 

Пассивированные излучатель и задние панели ячеек (PERC)

Солнечные панели PERC представляют собой улучшенную версию традиционных монокристаллических панелей. Это новая технология, при которой пассивирующий слой панели размещается на задней стороне ячейки, что повышает эффективность. КПД этого типа панелей примерно на 5% выше, чем у монокристаллических панелей, т.е ок. На 25 % эффективнее улавливают и преобразовывают солнечный свет.

Тонкопленочные панели

Тонкопленочные панели отличаются от кристаллических панелей. Они изготавливаются из различных материалов, таких как, например

• Теллурид кадмия (CdTe). Преимущество тонкопленочных солнечных панелей этого типа заключается в низких затратах на установку; однако кадмий токсичен, и переработка может быть дороже по сравнению с заводом. КПД варьируется в пределах 9-11%.
• Аморфный кремний (a-Si) — эта панель состоит из аморфного кремния и не имеет правильной структуры на молекулярном уровне. Эффективность аморфного кремния составляет ок. 6-8%. Преимущество панели a-Si заключается в том, что она может обеспечить большую эффективность при минимально возможных производственных затратах.
• Селенид меди, индия, галлия (CIGS) — этот тип солнечной панели состоит из тонких слоев меди, индия, галлия и селена, нанесенных на стекло. КПД варьируется от 13 до 15%. Сочетание этих элементов обеспечивает наибольшую эффективность по сравнению с двумя другими тонкопленочными солнечными панелями.

Формула эффективности солнечной панели

КПД солнечной панели находится по формуле

Эффективность (%) = PMax/A*I*100

Где Rmax – максимальная мощность панели, А – площадь панели, I=1000 Вт/м2; — облучение солнечным светом при стандартных условиях испытаний.

Если вы знаете значение приведенных выше терминов, вы легко сможете узнать КПД вашей солнечной батареи.

КПД у разных типов солнечных панелей

Солнечные модули бывают нескольких видов, которые изготавливаются по собственным технологиям и имеют определенные параметры. Эффективность солнечных панелей определяет их способность преобразовывать солнечную энергию в электрическую. Расчет производится путем деления мощности энергии, вырабатываемой панелью, на мощность светового потока, падающего на рабочую поверхность.

Оценки панели были первоначально определены в стандартных лабораторных условиях (STS):

• уровень изоляции — 1000 Вт/м2
• температура — 25°

Большинство современных производителей тестируют каждый собранный аккумулятор и прилагают результаты к документации по продаже.

Это дает более полную и правильную информацию о каждой панели, так как в процессе производства возможны некоторые отклонения от технологических норм. Поэтому сравнение двух (или более) панелей всегда выявляет небольшое расхождение между отображаемыми параметрами.

Практически все отклонения в первую очередь отражаются на КПД, т.е. КПД солнечной батареи. Из-за этого не все варианты имеют четко определенное значение. Обычно указывают достаточно широкий диапазон, что может дать заметную разницу в параметрах солнечных модулей, изготовленных по одной технологии.

Все типы солнечных элементов имеют определенные характеристики, определяющие эффективность солнечных панелей. Каждый вариант имеет свои ограничения, обусловленные структурой и составом полупроводников.

КПД современных солнечных батарей

Текущий КПД 15-30% при массовом производстве панелей еще очень далек от теоретически возможного уровня 85-88%. Проблема ее достижения связана с высокой долей вынужденных потерь, возникающих на различных этапах преобразования потока фотонов в электрический ток.

Существенно влияет на объем потерь:

• физические особенности p/n-перехода для различных типов полупроводников;
• оптические законы преломления и поглощения света;
• индикаторы внешней температуры и влажности;
• размещение рабочих поверхностей по отношению к солнцу и так далее

Влияние на производительность материала ячеек

В зависимости от полупроводниковых материалов, используемых в конструкции, номинальный КПД солнечных панелей составляет:

1. Аморфный кремний, A-Si. Долгое время КПД преобразования не превышал 5-7%, но с переходом на тонкопленочные технологии он вырос до 14-16%. Эффективность достаточно стабильна, так как поверхность ячеек, имеющая «рыхлую» форму, хорошо поглощает даже слабый или рассеянный свет.
2. Поликристаллический кремний, Poli-Si. Номинальные показатели находятся в пределах 19-21%. Падение характеристик при неблагоприятных условиях освещения среднее, что обеспечивается многоходовым расположением кристаллов в поглощающем слое.
3. Монокристаллический кремний, Mono-Si. Обеспечивает самый высокий выход энергии при идеальных условиях освещения, до 24%. При смене положения относительно солнца и высоких температурах КПД таких солнечных батарей значительно снижается.
4. Теллурид кадмия, Cd-Te. Фотоэлементы этого типа быстро набирают популярность благодаря сочетанию высокого среднего КПД и невысокой цены. Более стабильная производительность, чем у модулей из чистого кристаллического кремния, достигается за счет идеальной ширины запрещенной зоны p/n-перехода. КПД несколько меньше, чем у поликристаллов, но среднегодовая доходность выше.
5. Редкоземельная медь/индий/сульфид галлия, CIGS. Благодаря возможности многослойного расположения клеток удается добиться максимального поглощения на уровне до 40% и выше. Широко используется в аэрокосмической отрасли, но «на земле» почти не используется из-за высокой цены.
6. Солнечные батареи третьего поколения. В качестве полупроводников он использует органические вещества, сложные полимеры или материалы с квантовыми точками. Недорогой, простой в изготовлении и обладает потрясающими поглощающими способностями. Несмотря на относительно низкий КПД в пределах 6-15%, эти солнечные элементы могли бы найти широкое применение уже сегодня, если бы не короткий срок службы. Текущий рекорд выносливости не превышает 2000 часов или менее 3 месяцев, что недостаточно для массового производства и использования.

Читайте также: Балластный конденсатор расчет – Что такое балластный конденсатор?

Влияние на КПД солнечных электростанций сторонних факторов

Эффективность панелей после сборки, связанная с их конструктивными особенностями, остается неизменной. Совсем иначе обстоит дело с постоянно меняющимися внешними воздействующими факторами.

1. Уровень света. Он оказывает максимальное влияние на все солнечные системы. При полном отсутствии света подавляющее большинство современных солнечных батарей вообще не работают. Исключение составляют экзотические варианты с дополнительным слоем долговечного фосфора.
2. Направление на солнце и рассеянный свет. При больших углах наклона наибольшее падение реального КПД происходит у солнечных панелей в кристалле. Тонкопленочные батареи из редкоземельных элементов минимально подвержены влиянию ухудшения условий освещения.
3. Падение тени. Особенно пагубно сказывается на кристаллических модулях, вплоть до вероятности выхода из строя. Пленочные конструкции меньше страдают от этого.
4. Осадки. Дождь, снег или град сами по себе практически не влияют на эффективность преобразования. Единственная опасность заключается в возможном механическом повреждении защитного слоя, что грозит потерей герметичности и возникновением ФИД-эффекта.
5. Колебания температуры. Самое опасное для модулей – быстрая смена циклов заморозки/оттаивания. Низкие температуры не вызывают изменения эффективности солнечных батарей. Однако Poli-Si, и особенно Mono-Si, очень чувствительны к высоте. Выше +25°С монокристаллы начинают терять эффективность примерно на 0,5% на каждый градус. Нагрев поверхностного слоя до 60-70°С, что часто бывает летом в жарких районах, приводит к потере 20% номинальной емкости.

Остается надеяться, что в следующих поколениях солнечных электростанций их эффективность будет минимально зависеть от внешних факторов.

 

Новый мировой рекорд: эффективность солнечных батарей повысили до 29,15%

Исследовательская группа Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) описала в журнале Science разработку тандемного солнечного элемента из перовскита и кремния. КПД составил 29,15%. На данный момент это новый мировой рекорд. Предыдущие показатели эффективности были в районе 28%. Исследователи планируют довести КПД тандемного солнечного элемента до 30% и даже превзойти этот показатель.

Для солнечных элементов основным материалом является кремний, параллельно ведется разработка с перовскитом (титанатом кальция). Ученые считают, что возможности перовскита еще не раскрыты, и за счет использования обоих материалов они получают повышение эффективности.

Солнечные элементы, состоящие из двух полупроводников с разной шириной запрещенной зоны, способны демонстрировать высокую эффективность по сравнению с отдельными элементами, поскольку тандемные элементы лучше используют солнечный спектр.

В частности, обычные кремниевые солнечные элементы в основном эффективно преобразуют инфракрасную часть солнечного спектра в электрическую энергию, в то время как соединения перовскита могут эффективно преобразовывать видимую часть спектра, повышая эффективность тандема.
Использование перовскита и кремния не увеличивает стоимость солнечных панелей.

Виды солнечных фотоэлементов и их КПД

Солнечные батареи бывают разных видов:

• кремний
• теллур-кадмий
• из арсенида галлия
• из селенида индия
• полимер
• органический
• комбинированный, многослойный

Наиболее эффективными солнечными панелями в массовом производстве являются кремниевые.

Их выпускают двух видов:

• монокристаллический. Их изготавливают из тонких пластин, вырезанных из цельного (монолитного) кристалла кремния. Считается, что это лучшие солнечные панели, показывающие КПД от 17 до 22 %
• поликристаллический. Заготовкой для этих элементов является кремниевый брикет, который был расплавлен и разлит в формы. Такие панели имеют несколько сниженные характеристики во всех положениях, чем монокристаллические. Их КПД находится в пределах 12-17 %

Есть еще одна современная солнечная панель с высоким КПД — это панели на основе селенида индия. Они способны обеспечить КПД 15-20%. Элементы из теллурида кадмия имеют несколько более низкие качества — не более 10-12 %.

Остальные типы значительно уступают лидерам – аморфные и полимерные элементы показывают КПД не более 5-6%.

Обратите внимание, что эти цифры являются средними. У разных производителей есть образцы, превышающие обычные нормы эффективности. Это не меняет общей картины, но демонстрирует необходимость совершенствования технологий, разработки новых методов производства солнечных элементов.

От чего зависит эффективность?

КПД солнечных установок составляет лишь малую часть теоретически возможных показателей. Расчетный КПД достигает 80-87%, но погрешности в технологии, недостаточная чистота материалов и неточность сборки элементов значительно снижают эти значения.

Основная проблема кремниевых элементов — способность поглощать только инфракрасный спектр, а энергия ультрафиолетовых областей остается неиспользованной.

Проблема заключается в больших затратах на процессы очистки, выращивания кристаллов и других тонких процедур, без которых невозможно добиться ожидаемого эффекта. Все высокоэффективные солнечные панели дороги, что делает их недоступными для массового потребителя.

Также необходимо учитывать погодные и климатические условия. Самая производительная система не сможет показывать высокие результаты, если источник энергии скрыт за облаками, либо находится низко над горизонтом. Этот фактор не подлежит регулированию, единственным способом борьбы с ним может быть повышение эффективности солнечных батарей.

Некоторые типы фотоэлектрических элементов способны довольно стабильно генерировать энергию в пасмурную погоду, например, тонкопленочные элементы. Однако производительность низкая и не обеспечивает необходимого количества энергии. Чем выше КПД батарей, тем больше падает количество генерируемой энергии при появлении облаков.

Ежегодно появляются заявки от различных компаний или групп исследователей о разработке высокоэффективных солнечных панелей, стабильно работающих в сложных условиях. Однако в продаже пока есть только известные кремниевые или пленочные варианты, а новинок не предвидится.

Причиной этого является чрезмерно высокая себестоимость продукции и нестабильность результатов технологий, что вынуждает производителей до поры до времени отказываться от незавершенных инноваций.

Срок службы и окупаемость

Большинство солнечных панелей способны работать 25 и более лет. Однако исходные характеристики со временем ухудшаются, происходит падение производительности и, как следствие, снижение КПД. Факторы, влияющие на продолжительность работы фотоэлементов:

• тип конструкции. Чем выше первоначальные характеристики, тем лучшие результаты покажет панель после многих лет использования
• условия эксплуатации. В регионах с сильными среднесуточными и среднегодовыми колебаниями температуры ресурс панелей быстро снижается. Происходит физический износ полупроводников, нарушается прочность соединения слоев, образующих p-n переход. Все эти факторы негативно сказываются на эффективности солнечных модулей

Окупаемость панелей зависит в первую очередь от теплоизоляции — количества солнечной энергии, доступной солнечным элементам. Здесь необходимо учитывать следующие факторы:

• продолжительность дня
• положение солнца над горизонтом
• погодные условия в регионе

Практика показывает, что средний процент выхода из строя солнечных панелей составляет 0,6% в год. Однако к естественным процессам добавляются внешние воздействия – температурные, механические и т.д. Поэтому производители обычно гарантируют, что производительность в течение 10 лет эксплуатации не упадет более чем на 10 %.

Вопрос выкупа солнечных батарей всерьез никем не рассматривается. Имеются приблизительные расчеты, показывающие количество вырабатываемой энергии и ее среднюю стоимость за 10,25 лет. Эти данные не в состоянии показать реальную картину, так как все комплексы работают в своих условиях, подвержены определенным воздействиям и не могут гарантировать желаемую работоспособность.

Эксперты говорят, что для некоторых регионов окупаемость солнечных батарей никогда не наступает, в других районах она составляет около 10 или 15 лет.

Детальные исследования не проводятся или проводятся только для этой области. При необходимости знать технико-экономические показатели СЭС необходимо каждый раз производить индивидуальный расчет для этих условий, моделей солнечных модулей и других влияющих факторов.

Самые эффективные солнечные батареи

Обычный пользователь не пытается углубляться в теорию, поэтому чаще всего задается вопросом — хочу купить солнечные батареи, какие лучше? Вопрос простой, но однозначно ответить на него крайне сложно. Все зависит от возможностей и потребностей покупателя.

Споры о том, какие солнечные панели самые эффективные, ведутся с тех пор, как их начали использовать. Несмотря на приоритет структур из кристаллического кремния, другие типы панелей часто опережают его. В этой области есть чемпионы, например Sharp объявила о создании панелей с КПД 44%. Эта же фирма сделала модули с КПД 37,9%.

Есть образцы от других разработчиков с КПД около 32%. Все эти модели очень дороги и еще не поступили в серийное производство. Убыточность – главная проблема при разработке солнечных модулей.

Исследования и разработки для повышения КПД

Наиболее перспективным направлением исследований является создание многослойных панелей. Основной упор делается на возможность получения энергии из инфракрасных и ультрафиолетовых лучей, которые во многом более активны, чем видимые части спектра. Также ведутся работы в области очистки кремниевых структур, формирования максимально однородных и чистых кристаллов.

Другое направление — создание максимально плотных и ровных соединений полупроводников. На границе двух материалов возникает электрический ток, и если поверхность обоих изобилует ямками и другими дефектами, эти участки исключаются из обычной рабочей зоны. Задача технически сложная, так как речь идет о шлифовании микронной точности.

Для промышленного производства эти технологии пока слишком сложны, а цены на панели будут недоступны рядовым покупателям. Процесс исследований продолжается, поэтому вы можете ожидать положительных изменений в любое время.

Материал фотоэлемента

Типы солнечных панелей Солнечные инверторы делятся на три типа в зависимости от способа формирования атома кремния:

• поликристаллический;
• монокристаллический;
• панели из аморфного кремния.

Поликристаллические панели изготавливаются из чистого кремния и имеют относительно высокий КПД — 14-17%.

Монокристаллические панели менее эффективны при преобразовании солнечной энергии. Их эффективность составляет около 10-12%. Но малые энергозатраты на производство таких преобразователей делают их более доступными.

Панели из аморфного кремния (или тонкопленочные) просты и дешевы в производстве и, как следствие, доступны по цене. Однако их КПД значительно ниже, чем у двух предыдущих типов – 5-6%. Кроме того, элементы тонкопленочных кремниевых преобразователей со временем теряют свои свойства.

• Комплект солнечных батарей в подарок. Как выбрать, купить и использовать

Тонкопленочные батареи также изготавливаются из частиц меди, индия, галлия и селена. Это немного увеличивает их производительность.

Работа в любую погоду

График мощности в зависимости от погодных условий. Этот показатель зависит от географического положения панели: чем ближе к экватору, тем выше плотность солнечного излучения.

Зимой производительность солнечных батарей может быть снижена от 2 до 8 раз. Это объясняется прежде всего накоплением на них снега, сокращением продолжительности и количества солнечных дней.

Важно помнить: зимой следите за наклоном панелей, ведь солнце находится ниже обычного.

Условия эффективной работы

Чтобы батарея работала эффективно, нужно обратить внимание на несколько нюансов:

• угол батареи к солнцу;
• температура;
• отсутствие тени.

Угол между рабочей поверхностью преобразователя и солнечными лучами должен быть близок к прямой. В этом случае КПД фотоэлементов при прочих равных условиях будет максимальным. Для повышения эффективности в дополнение к ним установлена ​​система слежения за солнцем, изменяющая наклон по отношению к положению звезды. Но это бывает редко из-за дороговизны оборудования.

В процессе эксплуатации многие батареи нагреваются, что негативно сказывается на качестве преобразования солнечной энергии в электрическую. Во избежание потерь между устройством и поверхностью должно быть пространство. Это позволит воздуху свободно проходить и охлаждать преобразователи.

Важно знать: панели необходимо 2-3 раза в год протирать, очищать от пыли и таким образом повышать проницаемость для солнечных лучей.

Эффективность солнечных батарей напрямую зависит от количества падающего на них солнечного света. И очень важно обеспечить правильную установку преобразователей при полном отсутствии попадания теней на рабочую поверхность. В противном случае может пострадать эффективность всей системы. Как правило, батареи устанавливают с южной стороны.