Тонкопленочный фотоэлектрический модуль из микроморфного кремния на стекле. Без алюминиевой рамы. На обратной стороне находится клеммная коробка и выводы MC4

Фотоэлементы третьего поколения

Фотоэлементы третьего поколения – это устройства, обеспечивающие высокий коэффициент фотопреобразования при небольшом расходе материалов. Цель разработки этих элементов – снизить стоимость электроэнергии ниже 0,5$/Вт (желательно ниже 0,2$/Вт). Способ реализации этой задачи – существенно увеличить эффективность фотопреобразования при сохранении (или незначительном повышении) стоимости производства и издержек на утилизацию и экологическую безопасность. Для осуществления

этой концепции наиболее подходящими являются тонкопленочные технологии.

Наиболее существенными механизмами, понижающими эффективность

фотоэлементов с одним гетеропереходом, являются неполное поглощение солнечного спектра (в фототок дают вклад только фотоны с энергией, превышающей ширину запрещенной зоны) и термализация фотоэлектронов, возбужденных фотонами с энергией, существенно превышающей ширину запрещенной зоны полупроводника. Два этих механизма ответственны за потерю почти 50% солнечной энергии. Устранить эти потери возможно несколькими способами. Во-первых, за счет более эффективного использования солнечного спектра. Для этого можно использовать нескольких гетеропереходов с разной шириной запрещенной зоны, максимально перекрывающих солнечный спектр. Эти гетеропереходы могут быть объединены в одну ячейку – так называемые «тандемные» солнечные элементы. Сюда относятся рассмотренные выше гетеропереходы: из аморфного кремния, из халькопиритов, на основе соединений III-V групп или на красителях. Также гетеропереходы могут быть в виде индивидуальных элементов, но каждый использует соответствующую часть солнечного спектра. Можно и трансформировать широкий солнечный спектр в спектр с узким распределением фотонов по энергии вблизи оптимального для конкретного полупроводника значения, например, 1,1 эВ для кремния. Кроме этого, возможна многоэлектронная генерация, когда один фотон с высокой энергией генерирует несколько электронов. Возможно реализовать и «многофотонные» процессы – когда несколько фотонов низкой энергии (инфракрасных) генерируют один электрон.

Во-вторых, за счет использования «горячих» фотоэлектронов до их термализации – «ячейки на горячих носителях». С учетом всех этих факторов эффективность фотопреобразования при нормальной освещенности, т.е. без концентрирования солнечного излучения, составляет примерно 66% - термодинамический предел при освещенности, равной 1 солнцу. Абсолютный термодинамический предел, определяемый циклом Карно (при максимально возможной концентрации солнечной энергии на Земле в 46200 раз) соответствует эффективности фотопреобразования примерно 93%. Элементы третьего поколения используют как эти, так и некоторые другие принципы. В настоящее время проводятся интенсивные исследования, направленные на выяснение физических основ функционирования различных типов фотоэлементов третьего поколения, которые позволяют надеяться на их реализацию в конкретных высокоэффективных устройствах.

_______________________________________________________

 

                    

КПД

 

 

                                                                                    

 

Типы

Фотоэлементы являются ключевым звеном в создании солнечных батарей. Как правило, солнечные батареи состоят из кремния с различной степенью кристаллизации. Поэтому, глядя на отдельные ячейки фотоэлементов солнечной батареи можно увидеть, что они имеют различные цвета и оттенки. Некоторые элементы имеют расцветки от темно-синего до черного, другие, голубые с частичками кристаллов и т.д. Цвет ячейки зависит от технологии производства и используемого материала.

Рис.Строение стандартного фотоэлемента

Фотоэлементы, как правило, выполняются из полупроводниковых материалов соединенных между собой, образуя потенциальный барьер. Их работа основана на явлении p-n перехода возникающего под воздействием солнечного излучения. Фотоны, попадая на фотоэлемент в зону полупроводника с большей шириной запрещенной зоны, «выбивает» электроны, которые начинают движение к зоне N, а затем пройдя через цепь (нагрузку) связываются с положительными зарядами (дырками). В результате движения электронов образуется разность потенциалов, или напряжение.

Солнечные панели из поликристаллических фотоэлектрических элементов наиболее распространены ввиду оптимального соотношения цены и КПД среди всех разновидностей панелей. Их КПД составляет 12-14%. У элементов, образующих панель, характерный синий цвет и кристаллическая структура.

Солнечные панели из монокристаллических фотоэлектрических элементов более эффективны, но и более дороги в пересчете на ватт мощности. Их КПД, как правило, в диапазоне 14-16%.

Обычно монокристаллические элементы имеют форму многоугольников, которыми трудно заполнить всю площадь панели без остатка. В результате удельная мощность солнечной батареи несколько ниже, чем удельная мощность отдельного ее элемента.

Производство поликристаллического кремния происходит при медленном охлаждении кремниевого расплава. Эти элементы характеризуются эффективностью в диапазоне 14-18%. Меньшее значение КПД объясняется наличием внутри кристалла поликристаллического кремния областей, отделенных зернистыми границами, которые препятствуют более высокой производительности элементов. Однако цена таких элементов ниже. Обычно поликристаллические фотоэлементы обладают синим цветом с четко выраженными кристаллами кремния.

 

Солнечные батареи из аморфного кремния обладают одним из самых низки КПД. Обычно его значения в пределах 6-8%. Однако среди всех кремниевых технологий фотоэлектрических преобразователей они вырабатывают самую дешевую электроэнергию.

____________

Солнечные элементы из аморфного кремния представляют собой тончайшие слои кремния, полученные путем напыления в вакууме на стекло, пластик или фольгу из высококачественного металла. КПД солнечной панели на основе аморфного кремния составляет всего 5-6 %, что вызвано более быстрым, чем у кристаллических видов, выгоранием слоев кремния под воздействием солнечной радиации. Поэтому эффективность солнечных батарей на основе аморфного кремния уже через два месяца эксплуатации снижается почти на 20%, а через год-полтора батарея может совсем выйти из строя.

Внешне панель из аморфного кремния выглядит блекло-сероватой.

Производство элементов из аморфного кремния является безотходным, что существенно уменьшает их стоимость. Несмотря на низкий КПД, элементы из аморфного кремния способны более эффективно использовать рассеянный солнечный свет, а при нагреве элементов выход электроэнергии больше, чем у кристаллических в аналогичных условиях.

Исходным материалом для производства кремниевых аморфных фотоэлементов является силан (SiH4), так называемый кремневодород, который наносится на материал подложки. Слой нанесенного кремния в 100 раз тоньше кристаллического кремниевого фотоэлемента.

В сравнении с кристаллическими кремниевыми элементами аморфные обладают рядом преимуществ, одним из которых является возможность и сравнительная простота создания элементов большой площади (более 1 м) при более низких температурах осаждения, а также наличие специфических полупроводниковых свойств, которыми можно управлять для получения требуемых характеристик, подбирая оптимальные комбинации компонентов пленки.

 

 

Солнечные батареи солнечные фотоэлектрические модули KV 195Вт

Цена: 9620 грн. (79365 тг)

Монокристаллический фотоэлектрический модуль (KВАЗАР, Украина)

Характеристики:
Номинальная мощность - 195 Вт
Напряжение системы - 24В
Ток короткого замыкания (Isc) - 5,65 А
Ток на максимальной мощности (Umpp) - 5,30 А
Напряжение холостого хода (Uoc) - 45,20 В
Напряжение на максимальной мощности (Umpp) - 36,90 В
Габариты - 1585 * 805 * 34 мм
Вес - 16,2 кг
Площадь модуля - 1,276 м²
Диапазон рабочих температур - от + 45 до - 80ºC
Максимальное напряжение системы - 1000В
Параметры измерены при стандартных условиях (освещенности 1000 Вт / м ² и температуре 25 °С).
Область применения:
Системы резервного и автономного енергпостачання частных и коммерческих объектов, промышленные солнечные электростанции.

Солнечные батареи солнечные фотоэлектрические модули Suntech STR245-250 250Вт

Цена: 10712 грн. (88374тг)

олнечные батареи Солнечные фотомодули Suntech STP 245-250, 250Вт (Китай), монокристалл.

Высокая эффективность преобразования модуля - до 15,4%, благодаря великолепной технологии и ведущему производственному потенциалу предприятия- производителя, входящего в десятку крупнейших производителей солярных систем.
Гарантированный положительный допуск исходной мощности 0 / +5% обеспечивает надежность ожидаемого количества вырабатываемой энергии.
Дополнительные ветровые тесты и тесты снеговой нагрузки: все модули сертифицированы, чтобы выдерживать экстремальное давление ветра (3800 Pascal) и давление снеговых нагрузок (5400 Pascal)
Антибликовый, гидрофобный слой улучшает поглощение света и уменьшает поверхностное запыление
Отличная производительность в условиях низкой освещенности (утром, вечером, и в пасмурные дни)
Все Suntech модули имеют малые потери мощности в зависимости от температуры (0,4-0,46% на º С)
гарантия не менее 90% мощности через 10 лет
Suntech Power является одним из самых передовых и крупнейших производителей солнечных батарей в мире. Компания Suntech продвигает инновационные и передовые решения в области гелиоэнергетики и имеет распространенную сеть применения своей продукции по всему миру.

http://www.solarhome.ru/pv/modules/asi-get.htm

Baoding Tianwei Group Co

Tianwei TW-TF 120

Тг

Тонкопленочный фотоэлектрический модуль из микроморфного кремния на стекле. Без алюминиевой рамы. На обратной стороне находится клеммная коробка и выводы MC4.

Микроморфные кремниевые модули отличаются более высокой эффективностью по сравнению с другими аморфными модулями (до 9,5%), стабильной выходной мощностью. Хорошо функционируют при высоких температурах и слабом солнечном свете.

Преимущества тонкопленочных модулей по сравнению с кристаллическими модулями:

1. Меньший температурный коэффициент снижения мощности обеспечивает большую выработку энергии на ватт установленной мощности в летний период
2. Лучшая чувствительность к низкой освещенности. Обеспечивает большую выработку электроэнергии в пасмурную погоду
3. Высокое выходное напряжение позволяет уменьшить сечение провода от модуля до контроллера или инвертора
4. Меньшая стоимость за ватт вследствие в 10 раз меньшего расхода кремния при производстве тонкопленочных модулей
5. Эстетичный внешний вид, возможность интеграции на фасады зданий
6. Под заказ возможна поставка модулей с частичной (от 5% до 20%) прозрачностью, для более гибкого использования в архитектурных решениях
7. При работе с контроллерами MPPT (например, TRACER) для заряда аккумуляторных батарей 12 или 24В продолжительность обеспечения зарядного тока для аккумуляторов при низкой освещенности существенно возрастает, т.к. модуль имеет большой запас по входному напряжению (до 100В против 20-40В у кристаллических модулей). Это позволяет запасти больше электроэнергии в аккумуляторах утром, вечером и в пасмурную погоду.

По сроку службы современные a-Si модули соизмеримы с поликристаллическими модулями. На них также дается аналогичная гарантия на 90% мощности через 10 лет и 80% мощности через 25 лет.