сайт для палких паяльників


Солнечная энергетика занимает малый процент от общего объема выработки электроэнергии, но это уже не далекое будущее, а реальная современность. Хотя до сих пор солнечные батареи имеют такую ​​высокую стоимость, которая не оправдывает себя за все время их эксплуатации, солнечные батареи стали наиболее распространенными устройствами для преобразования солнечной энергии в электрическую. Реального КПД солнечной батареи трудно назвать высоким. В лабораторных условиях лучший результат – 32%. В реальных условиях трудно дотянуть до 20%. Ниже приведены таблицу максимальных КПД доступных в настоящее время типов солнечных батарей. Данные получены в лабораторных условиях:

ТипКоэффициент фотоэлектрического преобразования
Кремниевые
Si (кристаллический)24,7
Si (поликристаллический)20,3
Si (тонко пленочная передача)16,6
Si (тонко пленочный субмодуль)10,4
III-V
GaAs (кристаллический)25,1
GaAs (тонкопленочный)24,5
GaAs (поликристаллический)18,2
InP (кристаллический)21,9
Тонкие пленки халькогенидов
CIGS (фотоелемент)19,9
CIGS (субмодуль)16,6
CdTe (фотоелемент)16,5
Аморфный/Нанокристаллических кремний
Si (аморфный)9,5
Si (нанокристаллический)10,1
Фотохимические
На базе органических красителей10,4
На базе органических красителей (субмодуль)7,9
Органические
Органический полимер5,15
Многослойные
GaInP/GaAs/Ge32,0
GaInP/GaAs30,3
GaAs/CIS (тонкопленочный)25,8
a-Si/mc-Si (тонкий субмодуль)11,7

Несмотря на невысокий КПД, солнечные батареи более популярными, чем системы с концентраторами солнечной энергии. В таких системах рабочее тело (жидкость или газ) нагревают с помощью солнечного концентратора. Затем накопленную тепловую энергию превращают в электрическую, как на обычных тепловых электростанциях. Иногда для вращения генератора используют двигатель стерлинга, который работает на солнечной энергии.

Солнечные батареи имеют некоторые преимущества, которые обеспечили им популярность несмотря на немалую цену:

  • отсутствие подвижных частей. Это упрощает монтаж и обслуживание. Это очень важно при использовании в жилых домах, где наличие шума и вибрация от работы подвижных механизмов может раздражать жителей;
  • не обязательно четкое ориентирование на солнце. Солнечная батарея работает даже когда лучи солнца падают под острым углом. Понятно, что это снижает эффективность. Чего не скажешь о солнечных концентраторах. Даже небольшое отклонение от оптимального положения к солнцу, снижает мощность концентратора практически до нуля;
  • солнечная батарея работает при рассеянном освещении, например при облачной погоде. Да, эффективность солнечных батарей будет ниже, но она хотя бы что то будет генерировать, в отличие от солнечных концентраторов, которые работают только при наличии прямых солнечных лучей. Т.е. при облачной погоде его отдача нулевая.

Тестирование гибкой солнечной батареи

Перейдем от теории к экспериментам. Я заказал для тестов гибкую солнечную батарею здесь: http://plasticphotovoltaics.org/. Кстати, бесплатно. Ее даже не упаковали. Наклеили адрес и отправили по почте. Это действительно сверхгибкая пленочная солнечная батарея. Такую батарею можно свернуть в рулон и транспортировать в тубусе. Она не боится ударов и деформаций. Поскольку это тонкая и почти прозрачная пленка ее можно наклеить на окна, стены и т.д. А пленочная технология позволяет значительно уменьшить вес, стоимость солнечных батарей и упростить их транспортировку и монтаж.

Сонячна батарея Сонячна батарея Сонячна батарея

Сонячна батарея Сонячна батарея Сонячна батарея

Но насколько эффективны такие батареи? Как и ожидалось, пленочная технология не может обеспечить высокой эффективности чем кристаллические и поликристаллические батареи. Для сравнения я взял кристаллическую и нашу подопытную сверхгибкую пленочную солнечную батарею.

Эксперименты показали следующие результаты:

КристаллическаяПленочная
Напряжение холостого хода, B2.228.14
Ток короткого замыкания, мА24.27.15
Длинна, мм40100
Ширина, мм4080
Площадь, cm21680

При нагрузке 12 Ом данные такие:

КристаллическаяПленочная
Напряжение, В0.20.082
Ток, мА236.8

Первое, что приходит в голову, когда в руках держишь солнечную батарею, это присоединить к ней то, что визуально подтвердит ее работу. Я подключил обычный коллекторный микродвигатель. Кристаллическая батарея при достаточно хорошем освещении вращала его. Пленочная не смогла сдвинуть микродвигателя с места. Это не отображает реальную мощность солнечных батарей. На самом деле, максимальная мощность конкретной модели солнечной батареи достигается при определенной, оптимальной нагрузке.

В следующем эксперименте я менял сопротивление нагрузки, при этом измерял напряжение и ток. По полученным данным создал графики для обеих солнечных батарей, которые отображают их мощность в зависимости от нагрузки.

Приблизительные графики такие:

solar battery

Я назвал графики приблизительным, поскольку освещение не было не максимальным. Однако, главная цель была НЕ выяснить абсолютные значения, а показать, что эффективность использования солнечных батарей также зависит от их правильного подбора к нагрузке.

Из полученных данных выяснилось, что максимальная мощность этих двух солнечных батарей примерно одинакова, но достигается при различных нагрузках. Кристаллическая батарея более эффективна пленочной при больших токах. Обратите внимание на размеры этих двух батарей. Площадь пленочной солнечной батареи в 5 раз больше кристаллической, при почти одинаковой мощности. Но вес пленочной батареи значительно меньше.

Итак, можно сказать, что эффективность пленочных батарей в разы ниже, что является логичным и ожидаемым результатом. Но, если цена них в 5-6 раз ниже чем на кристаллические солнечные батареи, это может вызвать небольшой бум. Надеюсь, хотя бы в сфере сверхлегких, мобильных, раскладных автономных солнечных мини станций, например для туристов. Также, использование пленочной технологии позволит создавать, например, наклейки на стекла, одновременно будут защищать помещение от излишнего солнечного света, и заряжать Ваш мобильный или другие устройства. Сверхнизкая вес таких батарей может расширить их использование в миниатюрных решениях. Гибкость таких батарей может позволить монтировать их в одежду, или любые другие вещи.

Успехов!

Смотри также:

Translate
Архіви

© 2011-2018 Андрій Корягін, Кременчук - Київ, Україна