Fiziķi no Krievijas ir uzlabojuši saules paneļu efektivitāti par 20%

Saikne starp efektivitāti un materiāliem un tehnoloģijām

Kā darbojas saules paneļi? Pamatojoties uz pusvadītāju īpašībām. Gaisma, kas uz tiem krīt, ar savām daļiņām izsit elektronus, kas atrodas atomu ārējā orbītā. Liels skaits elektronu rada elektriskās strāvas potenciālu - slēgtas ķēdes apstākļos.

Lai nodrošinātu normālu jaudas indikatoru, ar vienu moduli nepietiks. Jo vairāk paneļu, jo efektīvāk darbojas radiatori, kas dod elektrību akumulatoriem, kur tā uzkrāsies.Tieši šī iemesla dēļ saules paneļu efektivitāte ir atkarīga arī no uzstādīto moduļu skaita. Jo vairāk no tiem, jo ​​vairāk saules enerģijas tie absorbē, un to jaudas indekss kļūst par vienu pakāpi augstāks.

Vai akumulatora efektivitāti var uzlabot? Šādus mēģinājumus veica to veidotāji un vairāk nekā vienu reizi. Izeja nākotnē var būt elementu ražošana, kas sastāv no vairākiem materiāliem un to slāņiem. Materiāli tiek ievēroti tā, lai moduļi varētu absorbēt dažāda veida enerģiju.

Piemēram, ja viena viela darbojas ar UV spektru, bet otra ar infrasarkano spektru, saules bateriju efektivitāte ievērojami palielinās. Ja domā teorijas līmenī, tad visaugstākā efektivitāte var būt aptuveni 90% rādītājs.

Arī silīcija veidam ir liela ietekme uz jebkuras Saules sistēmas efektivitāti. Tās atomus var iegūt vairākos veidos, un visi paneļi, pamatojoties uz to, ir sadalīti trīs šķirnēs:

• atsevišķi kristāli;
• polikristāli;
• amorfā silīcija elementi.

Saules baterijas tiek ražotas no monokristāliem, kuru efektivitāte ir aptuveni 20%. Tie ir dārgi, jo tie ir visefektīvākie. Polikristāliem ir daudz zemākas izmaksas, jo šajā gadījumā to darba kvalitāte ir tieši atkarīga no to ražošanā izmantotā silīcija tīrības.

Elementi, kuru pamatā ir amorfs silīcijs, ir kļuvuši par pamatu plānslāņa elastīgu saules paneļu ražošanai. To izgatavošanas tehnoloģija ir daudz vienkāršāka, izmaksas ir zemākas, bet efektivitāte ir mazāka - ne vairāk kā 6%. Tie ātri nolietojas. Tāpēc, lai uzlabotu to kalpošanas laiku, tiem pievieno selēnu, galliju un indiju.

Lietošana

Pārnēsājama elektronika

Nodrošināt elektrību un/vai uzlādēt dažādas sadzīves elektronikas - kalkulatorus, atskaņotājus, lukturīšus u.c.

Ēku energoapgāde

Saules baterija uz mājas jumta

Liela izmēra saules baterijas, tāpat kā saules kolektorus, tiek plaši izmantotas tropu un subtropu reģionos ar lielu saulaino dienu skaitu. Īpaši populāri Vidusjūras valstīs, kur tos novieto uz māju jumtiem.

Kopš 2007. gada marta jaunās Spānijas mājas ir aprīkotas ar saules ūdens sildītājiem, lai nodrošinātu no 30% līdz 70% karstā ūdens vajadzības atkarībā no mājas atrašanās vietas un paredzamā ūdens patēriņa. Nedzīvojamās ēkās (tirdzniecības centros, slimnīcās utt.) jābūt fotoelementu iekārtām.

Šobrīd pāreja uz saules paneļiem izsauc daudz kritikas cilvēku vidū. Tas saistīts ar elektroenerģijas cenu pieaugumu, dabas ainavas jucekli. Pārejas pretinieki saules paneļi tiek kritizēti par tādiem pāreju, kā māju un zemes īpašniekiem, uz kuriem uzstādīti saules paneļi un vēja parki, saņem subsīdijas no valsts, savukārt parastie nomnieki nesaņem. Šajā sakarā Vācijas Federālā Ekonomikas ministrija ir izstrādājusi likumprojektu, kas tuvākajā laikā ļaus ieviest atvieglojumus īrniekiem, kas dzīvo mājās, kuras tiek nodrošinātas ar enerģiju no fotoelektriskajām iekārtām vai bloku termoelektrostacijām. Līdz ar subsīdiju izmaksu to māju īpašniekiem, kuri izmanto alternatīvos enerģijas avotus, plānots izmaksāt subsīdijas šajās mājās dzīvojošajiem īrniekiem.

Izmanto kosmosā

Saules paneļi ir viens no galvenajiem elektroenerģijas ģenerēšanas veidiem kosmosa kuģos: tie darbojas ilgu laiku, nepatērējot nekādus materiālus, un tajā pašā laikā tie ir videi draudzīgi atšķirībā no kodolenerģijas un radioizotopu enerģijas avotiem.

Taču, lidojot lielā attālumā no Saules (ārpus Marsa orbītas), to izmantošana kļūst problemātiska, jo saules enerģijas plūsma ir apgriezti proporcionāla attāluma no Saules kvadrātam. Lidojot uz Venēru un Merkuru, gluži pretēji, saules bateriju jauda ievērojami palielinās (Venēras reģionā 2 reizes, Merkura reģionā 6 reizes).

Izmantošana medicīnā

Dienvidkorejas zinātnieki ir izstrādājuši zemādas saules bateriju. Cilvēkam zem ādas var implantēt miniatūru enerģijas avotu, lai nodrošinātu netraucētu organismā implantēto ierīču, piemēram, elektrokardiostimulatora, darbību. Šāds akumulators ir 15 reizes plānāks par matiņu un to var uzlādēt pat tad, ja uz ādas tiek uzklāts saules aizsargkrēms.

Kas ir efektivitāte

Tātad akumulatora efektivitāte ir potenciāla apjoms, ko tas faktiski rada, norādīts procentos. Lai to aprēķinātu, elektriskās enerģijas jauda ir jāsadala ar saules enerģijas jaudu, kas nokrīt uz saules paneļu virsmas.

Tagad šis rādītājs ir robežās no 12 līdz 25%. Lai gan praksē, ņemot vērā laikapstākļus un klimatiskos apstākļus, tas nepaceļas augstāk par 15. Iemesls tam ir materiāli, no kuriem tiek izgatavotas saules baterijas. Silīcijs, kas ir galvenā "izejviela" to ražošanai, nespēj absorbēt UV spektru un var darboties tikai ar infrasarkano starojumu.Diemžēl šī trūkuma dēļ mēs izšķērdējam UV spektra enerģiju un neizmantojam to lietderīgi.

Ietekme uz dažādu faktoru veiktspēju.

Saules moduļu efektivitātes paaugstināšana ir galvassāpes visiem pētniekiem, kas strādā šajā virzienā. Līdz šim šādu ierīču efektivitāte ir robežās no 15 līdz 25%. Procenti ir ļoti zemi. Saules baterijas ir ārkārtīgi dīvaina ierīce, kuras stabila darbība ir atkarīga no daudziem iemesliem.

Galvenie faktori, kas var ietekmēt veiktspēju divos veidos:

• Pamatmateriāls saules baterijām. Vājākie šajā ziņā ir polikristāliskie saules paneļi ar efektivitāti līdz 15%. Par perspektīviem var uzskatīt moduļus uz indija-gallija vai kadmija-telūra bāzes, kuru produktivitāte ir līdz 20%.
• Saules uztvērēja orientācija. Ideālā gadījumā saules paneļiem ar darba virsmu jābūt vērstiem pret sauli taisnā leņķī. Šajā pozīcijā tiem jābūt pēc iespējas gariem. Lai palielinātu moduļu pareizas pozicionēšanas ilgumu saules zonā, dārgāku analogu arsenālā ir saules izsekošanas ierīce, kas rotē baterijas pēc zvaigznes kustības.
• Instalāciju pārkaršana. Paaugstināta temperatūra negatīvi ietekmē elektroenerģijas ražošanu, tādēļ uzstādīšanas laikā ir jānodrošina pietiekama paneļu ventilācija un dzesēšana. Tas tiek panākts, uzstādot ventilējamu spraugu starp paneli un uzstādīšanas virsmu.
• Jebkura objekta radītā ēna var būtiski sabojāt visas sistēmas efektivitāti.

Izpildot visas prasības un, ja iespējams, uzstādot paneļus pareizajā pozīcijā, jūs varat iegūt saules paneļus ar augstu efektivitāti. Tas ir augsts, nevis maksimālais. Fakts ir tāds, ka aprēķinātā jeb teorētiskā efektivitāte ir vērtība, kas iegūta laboratorijas apstākļos ar vidējiem dienas gaismas stundu parametriem un mākoņaino dienu skaitu.

Praksē, protams, efektivitātes procents būs mazāks.

Saules enerģijas uzņemšana baterijas jūsu mājām, labāk ir koncentrēties uz zemāko veiktspējas robežu, nevis uz augšējo. Šādi izvēloties saules moduļus un visas darbam atbilstošās sastāvdaļas, varat būt pārliecināti, ka uzstādītās instalācijas jauda ir pietiekama. Aprēķinos izvēloties zemāku veiktspējas robežu, jūs varat ietaupīt uz papildu paneļu iegādi, kas tiek iegādāti pārapdrošināšanai jaudas trūkuma gadījumā.

Attīstības perspektīvu veicināšana.

Līdz šim absolūtais saules enerģijas efektivitātes rekords pieder amerikāņu izstrādātājiem un ir 42,8%. Šī vērtība ir par 2% lielāka nekā iepriekšējais rekords 2010. gadā. Rekordliels enerģijas daudzums tika sasniegts, uzlabojot saules bateriju, kas izgatavota no kristāliskā silīcija. Šāda pētījuma unikalitāte ir tā, ka visi mērījumi tika veikti tikai darba apstākļos, tas ir, nevis laboratorijas un siltumnīcu telpās, bet gan reālajās paredzētās iekārtas vietās.

Visu to pašu tehnisko laboratoriju malā darbs pie pēdējā rekorda palielināšanas neapstājas. Nākamais izstrādātāju mērķis ir saules moduļu efektivitātes ierobežojums 50%.Ar katru dienu cilvēce arvien vairāk tuvojas brīdim, kad saules enerģija pilnībā aizstās kaitīgos un dārgos šobrīd izmantotos enerģijas avotus, un kļūs līdzvērtīgi tādiem milžiem kā hidroelektrostacijas.

Dažādu veidu saules paneļu efektivitāte

Visas mūsdienu saules baterijas darbojas, pamatojoties uz pusvadītāju fizikālajām īpašībām. Saules gaismas fotoni, kas krīt uz fotoelementu paneļiem, izsit elektronus no atomu ārējām orbītām. Tā rezultātā sākas to kustība, kas noved pie elektriskās strāvas parādīšanās.

Atsevišķi paneļi nevar nodrošināt normālu jaudu, tāpēc tie noteiktā daudzumā ir savienoti ar kopēju saules bateriju. Jo vairāk fotoelementu ir iesaistīti sistēmā, jo lielāka būs elektroenerģijas izvades jauda.

Zinot paneļu darbības principu, jūs varat noteikt to efektivitāti. Teorētiski efektivitātes definīcija ir saražotās elektroenerģijas daudzums, kas dalīts ar saules staru enerģijas daudzumu, kas krīt uz dotā paneļa. Teorētiski mūsdienu sistēmas spēj nodrošināt līdz 25%, bet patiesībā šis skaitlis nav lielāks par 15%. Daudz kas ir atkarīgs no materiāla, no kura izgatavoti paneļi. Piemēram, plaši izmantotais silīcijs spēj absorbēt tikai infrasarkanos starus, un ultravioleto staru enerģija netiek uztverta un tiek izniekota.

Šobrīd notiek darbs pie daudzslāņu paneļu izveides, kas ļauj ražot saules paneļus ar augstu efektivitāti. To dizains ietver dažādus materiālus, kas izvietoti vairākos slāņos. Tie ir atlasīti tā, lai tie spētu uztvert visus galvenos enerģijas kvantus.Tas ir, katrs noteikta materiāla slānis spēj absorbēt vienu no enerģijas veidiem.

Teorētiski šādām ierīcēm efektivitāte var palielināties līdz 87%, taču praksē šādu paneļu izgatavošanas tehnoloģija ir diezgan sarežģīta. Turklāt to izmaksas ir daudz augstākas salīdzinājumā ar standarta saules sistēmām.

Saules baterijas efektivitāte lielā mērā ir atkarīga no saules baterijās izmantotā silīcija veida. Visi paneļi, kuru pamatā ir šis materiāls, ir sadalīti trīs veidos:

• Monokristālisks, ar efektivitāti 10-15%. Tie tiek uzskatīti par visefektīvākajiem, un to cena ir ievērojami augstāka nekā citām ierīcēm.
• Polikristāliskiem ir zemāki tarifi, taču to izmaksas par vatu ir daudz zemākas. Izmantojot augstas kvalitātes materiālus, šādu paneļu efektivitāte dažkārt ir pārāka par monokristāliem.
• Elastīgi plānslāņa paneļi uz amorfā silīcija bāzes. Tie ir viegli izgatavojami un zemas izmaksas. Tomēr šo ierīču efektivitāte ir ļoti zema, aptuveni 5-6%. Pamazām darbības laikā to veiktspēja samazinās, produktivitāte kļūst zemāka.

plusi

1. Pateicoties tam, ka paneļos nav kustīgu daļu un elementu, palielinās izturība. Ražotāji garantē 25 gadu kalpošanas laiku.
2. Ja ievērojat visus kārtējās apkopes un ekspluatācijas noteikumus, šādu sistēmu darbība palielinās līdz 50 gadiem. Apkope ir pavisam vienkārša – laicīgi notīriet fotoelementus no putekļiem, sniega un citiem dabīgiem piesārņotājiem.
3. Tieši sistēmas izturība ir noteicošais faktors paneļu iegādei un uzstādīšanai. Pēc visu izmaksu atmaksāšanās saražotā elektroenerģija būs bez maksas.

Vissvarīgākais šķērslis šādu sistēmu plašai izmantošanai ir to augstās izmaksas. Tā kā mājsaimniecībā izmantojamo saules bateriju paneļu efektivitāte ir zema, pastāv nopietnas šaubas par šīs konkrētās elektroenerģijas ražošanas metodes ekonomisko nepieciešamību.

Taču atkal ir saprātīgi jāizvērtē šo sistēmu iespējas un, pamatojoties uz to, jāaprēķina paredzamā atdeve. Tradicionālo elektroenerģiju pilnībā aizstāt nebūs iespējams, taču, izmantojot saules sistēmas, ir pilnīgi iespējams ietaupīt naudu.

Turklāt ir grūti nepamanīt tādas priekšrocības kā:

• Elektrības iegūšana no civilizācijas visattālākajos apgabalos;
• autonomija;
• Beztrokšņainība.

Saules enerģijas trūkumi

• Nepieciešamība izmantot lielas platības;
• Saules elektrostacija nestrādā naktī un nedarbojas pietiekami efektīvi vakara krēslā, savukārt elektroenerģijas patēriņa maksimums iestājas tieši vakara stundās;
• Neskatoties uz saņemtās enerģijas vides tīrību, pašas saules baterijas satur toksiskas vielas, piemēram, svinu, kadmiju, galliju, arsēnu u.c.

Saules elektrostacijas tiek kritizētas augsto izmaksu, kā arī sarežģīto svina halogenīdu zemās stabilitātes un šo savienojumu toksicitātes dēļ. Šobrīd notiek aktīva saules baterijām paredzētu bezsvinu pusvadītāju izstrāde, piemēram, uz bismuta un antimona bāzes.

Zemās efektivitātes dēļ, kas labākajā gadījumā sasniedz 20 procentus, saules paneļi kļūst ļoti karsti. Atlikušie 80 procenti saules enerģijas Gaisma uzsilda saules paneļus līdz vidējā temperatūra ap 55°C. NO fotoelektriskās šūnas temperatūras paaugstināšanās par 1°, tā efektivitāte samazinās par 0,5%.Šī atkarība ir nelineāra, un elementa temperatūras paaugstināšanās par 10° noved pie efektivitātes samazināšanās gandrīz divas reizes. Aktīvie dzesēšanas sistēmu elementi (ventilatori vai sūkņi), kas sūknē dzesējošo vielu, patērē ievērojamu enerģijas daudzumu, prasa periodisku apkopi un samazina visas sistēmas uzticamību. Pasīvajām dzesēšanas sistēmām ir ļoti zema veiktspēja, un tās nevar tikt galā ar saules paneļu dzesēšanas uzdevumu.

Veiktspējas aprēķins

Saules enerģijas izmantošana un šādu koncepciju ekonomiskā racionalitāte nosaka visu efektivitāti saules paneļu sistēmu veidi. Pirmkārt, tiek ņemtas vērā transformācijas izmaksas. saules enerģiju pārvērš elektrībā.

To, cik ienesīgas un efektīvas šādas sistēmas, nosaka tādi faktori kā:

• Saules paneļu un saistīto iekārtu veids;
• Fotoelementu efektivitāte un izmaksas;
• Klimatiskie apstākļi. Dažādos reģionos ir atšķirīga saules aktivitāte. Tas ietekmē arī atmaksāšanās periodu.

Kā izvēlēties pareizo sniegumu

Pirms paneļu iegādes ir jāzina, kāda var būt nepieciešamā saules baterijas efektivitāte.

Ja jūsu mājas patēriņa līmenis ir, piemēram, 100 kW/mēnesī (pēc elektrības skaitītāja), tad vēlams, lai saules baterijas ražotu tikpat daudz.

Izlēma par šo. Ejam tālāk.

Ir skaidrs, ka saules stacija darbojas tikai dienas laikā. Turklāt datu plāksnītes jauda tiks sasniegta skaidrām debesīm. Turklāt maksimālo jaudu var sasniegt ar nosacījumu, ka saules stari nokrīt uz virsmas. taisnā leņķī.

Mainoties saules pozīcijai, mainās arī paneļa leņķis. Attiecīgi lielos leņķos tiks novērots ievērojams jaudas samazinājums.Tas ir tikai skaidrā dienā. Mākoņainā laikā var garantēt jaudas kritumu 15–20 reizes. Pat neliels mākonis vai dūmaka izraisa jaudas kritumu 2-3 reizes

Tas arī jāņem vērā

Tagad - kā aprēķināt paneļu darbības laiku?

Darbības periods, kurā akumulatori var efektīvi darboties ar gandrīz pilnu jaudu, ir aptuveni 7 stundas. No 9:00 līdz 16:00. Vasarā dienas gaišais laiks ir garāks, bet elektroenerģijas ražošana no rīta un vakarā ir ļoti maza - 20–30% robežās. Pārējais, tas ir 70%, tiks ģenerēts arī dienas laikā, no plkst. 9 līdz 16.

Tātad, izrādās, ka, ja paneļu jauda ir 1 kW, tad vasarā vissaulainākais dienā radīs 7 kW / h elektrība. Ar nosacījumu, ka viņi strādās no 9 līdz 16 stundām diennaktī. Tas ir, tas sastādīs 210 kWh elektroenerģijas mēnesī!

Šis ir paneļu komplekts. Un viena kontaktligzda ar jaudu tikai 100 vati? Dienai tas dos 700 vatus stundā. 21 kW mēnesī.

Kā panākt, lai jūsu saules panelis darbotos pēc iespējas efektīvāk

Jebkuras saules sistēmas veiktspēja ir atkarīga no:

• temperatūras indikatori;
• saules staru krišanas leņķis;
• virsmas stāvoklis (tai vienmēr jābūt tīrai);
• laika apstākļi;
• ēnas esamība vai neesamība.

Optimālais saules staru krišanas leņķis uz paneļa ir 90 °, tas ir, taisna līnija. Jau tagad ir saules sistēmas, kas aprīkotas ar unikālām ierīcēm. Tie ļauj uzraudzīt zvaigznes stāvokli kosmosā. Mainoties Saules pozīcijai attiecībā pret Zemi, mainās arī Saules sistēmas slīpuma leņķis.

Pastāvīga elementu karsēšana arī vislabāk neietekmē to darbību. Kad enerģija tiek pārveidota, rodas nopietni tās zudumi.Tāpēc starp Saules sistēmu un virsmu, uz kuras tā ir uzstādīta, vienmēr jāatstāj neliela atstarpe. Tajā plūstošās gaisa plūsmas kalpos kā dabisks dzesēšanas veids.

Saules paneļu tīrība ir arī svarīgs faktors, kas ietekmē to efektivitāti. Ja tie ir stipri piesārņoti, tie savāc mazāk gaismas, kas nozīmē, ka to efektivitāte samazinās.

Lielu lomu spēlē arī pareiza uzstādīšana. Uzstādot sistēmu, nav iespējams pieļaut, ka uz tās krīt ēna. Labākā puse, kurā tos ieteicams uzstādīt, ir dienvidi.

Pievēršoties laikapstākļiem, mēs vienlaikus varam atbildēt uz populāro jautājumu, vai saules paneļi darbojas mākoņainā laikā. Protams, viņu darbs turpinās, jo no Saules izplūstošais elektromagnētiskais starojums Zemi skar visos gadalaikos. Protams, paneļu veiktspēja (COP) būs ievērojami zemāka, īpaši reģionos, kur gadā ir daudz lietainu un mākoņainu dienu. Citiem vārdiem sakot, tie ražos elektroenerģiju, taču daudz mazākos daudzumos nekā reģionos ar saulainu un karstu klimatu.

Faktori, kas ietekmē saules bateriju efektivitāti

Fotoelementu struktūras īpatnības izraisa paneļu veiktspējas samazināšanos, palielinoties temperatūrai.

Daļēja paneļa aptumšošana izraisa izejas sprieguma kritumu neapgaismotā elementa zudumu dēļ, kas sāk darboties kā parazitāra slodze. Šo trūkumu var novērst, uzstādot apvedceļu katrā paneļa fotoelementā. Mākoņainā laikā, ja nav tiešu saules staru, paneļi, kas izmanto lēcas, lai koncentrētu starojumu, kļūst ārkārtīgi neefektīvi, jo lēcas efekts pazūd.

No fotoelektriskā paneļa veiktspējas līknes var redzēt, ka, lai sasniegtu vislielāko efektivitāti, ir nepieciešama pareiza slodzes pretestības izvēle. Lai to izdarītu, fotoelektriskos paneļus nepieslēdz tieši pie slodzes, bet izmanto fotoelektriskās sistēmas vadības kontrolieri, kas nodrošina paneļu optimālu darbību.

Kā darbojas saules baterija?

Visas mūsdienu saules baterijas darbojas, pateicoties fiziķa Aleksandra Bekerela 1839. gadā izdarītajam atklājumam – pašam pusvadītāju darbības principam.

Ja silīcija fotoelementi uz augšējās plāksnes tiek uzkarsēti, tad silīcija pusvadītāja atomi tiek atbrīvoti. Viņi mēģina notvert apakšējās plāksnes atomus. Pilnībā saskaņā ar fizikas likumiem apakšējās plāksnes elektroniem jāatgriežas sākotnējā stāvoklī. Šie elektroni atveras vienā virzienā – caur vadiem. Uzkrātā enerģija tiek pārnesta uz baterijām un atgriezta atpakaļ augšējā silīcija plāksnē.

Stāsts

1842. gadā Aleksandrs Edmonds Bekerels atklāja gaismas pārvēršanas efektu elektrībā. Čārlzs Fritss sāka izmantot selēnu, lai pārvērstu gaismu elektrībā. Pirmos saules bateriju prototipus radīja itāļu fotoķīmiķis Džakomo Luidži Šamičans.

1948. gada 25. martā Bell Laboratories paziņoja par pirmo uz silīcija bāzes veidotu saules bateriju izveidi, lai radītu elektrisko strāvu. Šo atklājumu veica trīs uzņēmuma darbinieki – Kalvins Sauters Fullers, Derils Čepins un Džeralds Pīrsons.Jau pēc 4 gadiem, 1958. gada 17. martā, ASV tika palaists satelīts, kas izmanto saules paneļus Avangard-1. 1958. gada 15. maijā PSRS tika palaists arī satelīts, kas izmanto saules paneļus, Sputnik-3.

Tas ir interesanti: Vācijā uzbūvēts visaugstākais vēja parks pasaulē

Cik ātri saules paneļi atmaksāsies?

Saules paneļu izmaksas mūsdienās ir diezgan augstas. Un, ņemot vērā paneļu efektivitātes zemo vērtību, ļoti aktuāls ir jautājums par to atmaksāšanos. Ar saules enerģiju darbināmu akumulatoru kalpošanas laiks ir aptuveni 25 gadi vai vairāk. Par to, kas izraisīja tik ilgu kalpošanas laiku, mēs runāsim nedaudz vēlāk, bet pagaidām mēs noskaidrosim iepriekš izskanējušo jautājumu.

Atmaksas periodu ietekmē:

• Izvēlētais aprīkojuma veids. Viena slāņa saules baterijām ir zemāka efektivitāte, salīdzinot ar daudzslāņu, bet arī daudz zemāka cena.
• Ģeogrāfiskā atrašanās vieta, tas ir, jo vairāk saules gaismas jūsu reģionā, jo ātrāk instalētais modulis atmaksāsies.
• Aprīkojuma izmaksas. Jo vairāk līdzekļu iztērējāt, iegādājoties un uzstādot elementus, kas veido saules enerģijas taupīšanas sistēmu, jo ilgāks būs atmaksāšanās periods.
• Energoresursu izmaksas jūsu reģionā.

Vidējais atmaksāšanās laiks Dienvideiropas valstīm ir 1,5-2 gadi, Centrāleiropas valstīm - 2,5-3,5 gadi, bet Krievijā atmaksāšanās laiks ir aptuveni 2-5 gadi. Tuvākajā nākotnē saules paneļu efektivitāte ievērojami palielināsies, tas ir saistīts ar progresīvāku tehnoloģiju attīstību, kas palielina efektivitāti un samazina paneļu izmaksas. Un rezultātā samazināsies arī periods, kurā enerģijas taupīšanas sistēma uz saules enerģiju atmaksāsies.

Jaunākie sasniegumi, kas palielina efektivitāti

Gandrīz katru dienu zinātnieki visā pasaulē paziņo par jaunas metodes izstrādi saules moduļu efektivitātes paaugstināšanai. Iepazīsimies ar interesantākajiem no tiem. Pagājušajā gadā Sharp iepazīstināja sabiedrību ar saules bateriju ar 43,5% efektivitāti. Viņi varēja sasniegt šo skaitli, uzstādot objektīvu, lai fokusētu enerģiju tieši elementā.

Vācu fiziķi neatpaliek no Šārpa. 2013. gada jūnijā viņi prezentēja savu saules bateriju tikai 5,2 kvadrātmetru platībā. mm, kas sastāv no 4 pusvadītāju elementu kārtām. Šī tehnoloģija ļāva sasniegt 44,7% efektivitāti. Maksimālā efektivitāte šajā gadījumā tiek panākta arī fokusā novietojot ieliekto spoguli.

2013. gada oktobrī tika publicēti Stenfordas zinātnieku darba rezultāti. Viņi ir izstrādājuši jaunu karstumizturīgu kompozītmateriālu, kas spēj palielināt fotoelektrisko elementu veiktspēju. Efektivitātes teorētiskā vērtība ir aptuveni 80%. Kā jau rakstījām iepriekš, pusvadītāji, kas ietver silīciju, spēj absorbēt tikai IR starojumu. Tātad jaunā kompozītmateriāla darbība ir vērsta uz augstfrekvences starojuma pārvēršanu infrasarkanajā starā.

Nākamie bija angļu zinātnieki. Viņi izstrādāja tehnoloģiju, kas spēj palielināt šūnu efektivitāti par 22%. Viņi ierosināja novietot alumīnija nanospices uz plānslāņa paneļu gludās virsmas. Šis metāls tika izvēlēts tāpēc, ka tas neuzsūc saules gaismu, bet, gluži pretēji, to izkliedē. Līdz ar to palielinās absorbētās saules enerģijas daudzums. Līdz ar to palielinās saules bateriju veiktspēja.

Šeit ir dotas tikai galvenās norises, taču runa neaprobežojas tikai ar tām. Zinātnieki cīnās par katru desmito procentu, un pagaidām viņiem tas arī izdodas. Cerēsim, ka tuvākajā nākotnē saules paneļu efektivitāte būs atbilstošā līmenī. Galu galā ieguvums no paneļu izmantošanas būs maksimāls.

Rakstu sagatavoja Abdullina Regina

Maskavā jau izmanto jaunas tehnoloģijas ielu un parku apgaismošanai, domāju, ka tur ir aprēķināta ekonomiskā efektivitāte:

Saules fotoelementu veidi un to efektivitāte

Saules paneļu darbība balstās uz pusvadītāju elementu īpašībām. Saules gaisma, kas krīt uz fotoelementu paneļiem, ar fotonu palīdzību izsit elektronus no atomu ārējās orbītas. Iegūtais lielais elektronu skaits nodrošina elektrisko strāvu slēgtā ķēdē. Ar vienu vai diviem paneļiem normālai jaudai nepietiek. Tāpēc vairāki gabali tiek apvienoti saules paneļos. Lai iegūtu nepieciešamo spriegumu un jaudu, tie ir savienoti paralēli un virknē. Lielāks saules bateriju skaits nodrošina lielāku laukumu saules enerģijas absorbēšanai un rada vairāk enerģijas.

Fotoelementi

Viens no veidiem, kā uzlabot efektivitāti, ir daudzslāņu paneļu izveide. Šādas konstrukcijas sastāv no slāņos sakārtotu materiālu kopuma. Materiālu atlase tiek veikta tā, lai tiktu uztverti dažādu enerģiju kvanti. Slānis ar vienu materiālu absorbē viena veida enerģiju, ar otru - vienu un tā tālāk. Tā rezultātā ir iespējams izveidot saules paneļus ar augstu efektivitāti. Teorētiski šādus sendvičpaneļus var nodrošināt Efektivitāte līdz 87 procentiem. Bet tas ir teorētiski, bet praksē šādu moduļu ražošana ir problemātiska. Turklāt tie kļūst ļoti dārgi.

Saules sistēmu efektivitāti ietekmē arī saules baterijās izmantotā silīcija veids. Atkarībā no silīcija atoma ražošanas tos var iedalīt 3 veidos:

• Monokristālisks;
• polikristālisks;
• Amorfā silīcija paneļi.

Saules baterijām, kas izgatavotas no vienkristāla silīcija, efektivitāte ir 10-15 procenti. Tie ir visefektīvākie un maksā visvairāk. Polisilīcija modeļiem ir lētākais elektrības vats. Daudz kas ir atkarīgs no materiālu tīrības, un dažos gadījumos polikristāliski elementi var būt efektīvāki nekā monokristāli.

Amorfs silīcija panelis