Виды солнечных батарей: сравнительный обзор конструкций и советы по выбору панелей

Стоимость комплекта и срок окупаемости

Нельзя назвать точные сроки, за которые расходы на систему обеспечения электричеством окупятся. Есть много факторов, которые влияют на это. Но можно выделить несколько важных моментов и рассчитать ориентировочные показатели, которые подойдут в большинстве случаев и помогут оценить выгоду и решить, стоит делать подобную систему или нет:

Если дом не присоединен к централизованным коммуникациям, следует уточнить, в какую сумму обойдется подключение и оформление всей нужной документации. Расходы различаются по регионам и работам, которые надо провести энергоснабжающей организации, они могут составить от 50 до 500 тысяч рублей. По сути, система может окупить себя с первого дня или же на это потребуется пара лет.
Для бесперебойного обеспечения энергией, если подключения к сети нет, проще всего использовать генератор. С ним дом всегда будет с электричеством, даже если неделями стоит пасмурная погода

Он включается только при необходимости, что тоже важно. В таких случаях затраты окупаются в среднем за 5 лет.
Если есть центральная сеть, можно не ставить генератор и питаться от нее, когда вырабатываемой солнечными батареями энергии не хватает

Простое решение, которое позволяет уменьшить расходы на электричество, особенно летом, когда система может обеспечить полную автономность. В таких случаях средний срок окупаемости – 15 лет.

Включение в систему генератора делает ее сложнее, но предотвращает любые проблемы.

Что касается цены комплекта, средний набор из 4 модулей на 300 Вт и всего необходимого к ним стоит от 120 до 200 тысяч или больше, все зависит от производителя комплектующих. Этого достаточно для обеспечения электричеством дома площадью примерно 100 кв.м. Если строение больше или меньше, стоимость меняется, но сроки окупаемости обычно остаются примерно теми же.

На что обращать внимание при выборе солнечных панелей

В связи с тем, что использование энергии Солнца в бытовых целях еще не стало привычным делом, и выбор солнечных панелей вызывает определенные сложности, предлагаем перечень наиболее важных параметров

Итак, при покупке такого модуля стоит обратить внимание на следующие пункты:. производитель

производитель.

Важно обратить внимание, как долго данный производитель представлен на рынке данного товара, и какой у него объем производства. Чем дольше производитель работает в этой отрасли, тем больше ему можно доверять

область использования.

Для каких целей будет использоваться полученная энергия: для зарядки мелкой техники, для электроснабжения крупных электроприборов, для освещения или для полноценного электроснабжения дома. Именно от того, для каких целей покупается солнечный модуль, зависит выбор выходного напряжение и мощности панелей.

напряжение.

Для мелких электроприборов достаточно 9 В, для зарядки смартфонов и ноутбуков – 12-19 В, а для обеспечения всей энергосистемы дома – 24 В и более.

мощность.

Данный параметр рассчитывается на основе среднесуточного энергопотребления (сумма потребляемой энергии всей техникой за день). Мощность солнечных панелей должна с некоторым запасом перекрывать потребление.

качество фотоэлектрических элементов.

Существует 4 категории качества фотоэлементов, из которых состоит солнечная панель: Grad A, Grad B, Grad C, Grad D. Естественно лучше всего первая категория – Grad A. Модули этой категории качества не имеют сколов и микротрещин, однородны по цвету и структуре, имеют набольший КПД и практически не подвержены деградации.

срок службы.

Срок службы солнечных панелей варьируется от 10 до 20 лет. Конечно, длительность полноценной работы такой энергосистемы зависит от качества батарей и правильности их установки.

дополнительные технические параметры.

Наиболее важными являются КПД, толеранс (допустимое отклонения по мощности), температурный коэффициент (влияние температуры на производительность батареи).

Разобравшись в основных технических характеристиках, предлагаем вам рейтинг лучших солнечных панелей в 2021 году.

Солнечная батарея для дома и дачи – цена и что входит в комплект

В стандартный комплект готового комплекса «под ключ» входят:

• фотоэлектрические батареи в нужном количестве и соответствующей совокупной мощности;
• солнечные инверторы для обеспечения бесперебойной работы системы;
• контроллеры заряда АКБ и сами аккумуляторы (кроме сетевых электростанций);
• периферийное оборудование для подключения и защиты – кабеля, соединители, диоды, управляющая электроника, соответствующие крепежные элементы.

Для автономных СЭС применяется полный комплект, и цена увеличится на стоимость аккумуляторов. Для сетевых станций АКБ не требуется, но в перечень необходимо добавить двух тарифный счетчик. Гибридные и комбинированные варианты сочетают в себе возможности автономной работы и соединения с сетью.

Кроме того, покупая солнечную батарею для частного дома, следует иметь в виду, что цена готового комплекта будет увеличиваться, пропорционально совокупной мощности станции.

Варианты размещения

Существует несколько основных вариантов размещения комплектов солнечных батарей для дачи и дома, каждый из которых выбирается в зависимости от ряда обстоятельств.

1. На земле – при наличии личного или арендованного участка достаточной площади. Преимущества – оптимальное размещение большого количества батарей с потенциальной возможностью изменения их направления на солнце.
2. На крышах зданий – применяется в основном в условиях плотной застройки и отсутствия подходящего участка для удобного размещения. Главное достоинство – экономия места и минимальное количество кабельных линий.
3. На воде – используется при наличии доступных водных пространств. Основным плюсом следует назвать повышение среднего КПД установок за счет естественного охлаждения панелей.
4. Мобильное – для небольших комплектов, используемых для зарядки аккумуляторов транспортных средств, в длительных туристических походах и т.д. Преимущество – в отсутствии привязки к месту за счет малых габаритов и веса.

Если солнечные электростанции для дома размещаются на высоких крышах с большим углом наклона, стоимость комплекта немного увеличится за счет сложности выполнения работ на высоте.

Сетевая солнечная электростанция

Установка станции сетевого типа преследует цель совместить использование электроэнергии из централизованной сети и выработанной панелями. Для домохозяйств, где основное потребление э/э приходиться на светлое время суток это хороший вариант экономии и возможность заработать на солнце на «зеленом тарифе». Согласно принятым в России нормам, в определенных случаях часть выработанной энергии сетевыми СЭС мощностью до 15 кВт можно продавать государству. Наконец, установка такого типа является наиболее дешевой, поскольку дорогостоящие аккумуляторы  и контроллер заряда для сетевой солнечной электростанции не используются.

• панели – могут соединяться параллельно, последовательно или комбинированно;
• сетевой инвертор – преобразовывает ток DC/AC, направляет электроэнергию на потребляющие устройства и/или во внешнюю сеть;
• двунаправленный счетчик – ведет учет полученной и отправленной в сеть энергии;
• периферия – в большинстве, аналогичная автономной станции.

Солнечные батареи какие лучше по характеристикам

Коэффициент полезного действия

КПД панели является одним из главных критериев эффективности преобразования солнечной энергии в электричество. Чем выше КПД, тем лучше работоспособность модуля. Максимальный КПД (44,7%) данное разработали немецкие ученые. Он являет собой своеобразный ориентир для других производителей. Впрочем, можно использовать в любительских целях модуль, КПД которого находится в диапазоне 10-20%.

Тип панели

На сегодняшний день солнечные панели подразделяются на две группы:

1. Кремниевые батареи — одни из самых популярных в мире. Их доля применения достигает 90%. Они имеют три подвида, которые отличаются друг от друга отличаются КПД и ценой. По ценовой доступности наиболее доступными считаются поликристаллические панели. Их основным элементом является кристалл, полученный охлаждением расплавленного кремния. Материал не самый чистый, его КПД достигает 15%. Монокристаллы представляют собой исключительно чистый кремниевый материал, отличающийся высоким КПД (около 20%). Такие панели имеют немалую цену. Аморфные модули создаются из гидрида кремния (SiH4), наибольшее их преимущество – высокая производительность в условиях ограниченной освещенности (дождь, запыленный воздух, сумерки, туман).
2. Пленочные модули входят в применение постепенно. Они завоевывают свои позиции за счет гибкости и удобства применения. Эти модули можно даже резать ножом, огибать неровные основания, они тоньше и весят меньше. из недостатков только: меньшая мощность, высокая цена изделия, подверженность атмосферному воздействию.

Назначение

Решая: солнечные батареи какие лучше из широкого ряда моделей, при выборе следует отталкиваться от назначения панели.

• Для создания мини-электростанций предпочтение отдается мощным стационарным модулям с хорошей защитой от снега, дождя, мороза.
• Чтобы организовать освещение в турпоходе или для подпитки аккумуляторов гаджетов (смартфонов и планшетов) требуются мобильные панели, которые будут удобны в транспортировке. Мощность их небольшая, зато они доступны в цене.

Качество изготовления

Чтобы понять солнечные батареи какие лучше, следует иметь ввиду, что каждой панели присваивается класс, который демонстрирует качество сборки.

Солнечная батарея в походе незаменимая вещь для тех, кто привык пользоваться гаджетами

Итак, мобильные устройства по преобразованию энергии Солнца в электрический ток могут применяться для:

1. зарядки мобильных телефонов и других устройств;
2. питания радиоприемников во время походов, рыбалки;
3. питания систем навигации во время экспедиций;
4. освещения в темное время суток во время походов.

Напряжение

Как правило, панели выпускаются с выходным напряжением 12 В. Но для заряда аккумуляторов необходимо иметь в системе напряжение выше, чем из рабочее, да и преобразование из постоянного в переменное выгоднее по КПД производить с более высоких значений.

Какое выходное напряжение на Ваших солнечных панелях?

12 В / 24 В36 В / 48 В

Поэтому принята стандартная практика использовать напряжения:

• 12 В для систем с потреблением на более 1 кВт.
• 24 В или 36 В – при потреблении до 5 кВт.
• 48 В – при мощности свыше 5 кВт.

Для получения таких напряжений используют последовательное включение панелей (наборов панелей).

Виды

Монокристаллические

Такие батареи визуально выглядят как панели с сегментами глубокого черного цвета. Получили название за счет конструкции на основе монокристаллов кремния.

Самый существенный недостаток — строгая ориентировка оптических осей кристаллов, что требует точного позиционирования панелей для получения максимальной отдачи. По этой же причине монокристаллы не терпят затенения – генерация энергии значительно снижается.

В настоящий момент обладают самым высоким КПД преобразования – около 22%. При этом стоимость тоже наиболее высокая – порядка 0.9-1.1 доллара за 1 Вт генерируемой мощности.

Поликристаллические модули

Название такие батареи получили за счет размещения на подложке множества кремниевых кристаллов с хаотически ориентированными оптическими осями. Визуально такие модули отличаются синим цветом с «морозным» рисунком.

Аморфные

Технология изготовления рабочего тела сходна с поликристаллическими, но в качестве основы выступает аморфный кремний (aSi). При КПД в пределах 8-11% отличаются высокой эффективностью работы в рассеянном свете, могут захватывать и инфракрасный диапазон. В результате обладают лучшей стоимостью – порядка 0.5-0.7 доллара за 1 Вт.

Кроме того, имеют солидное преимущество – гибкую основу. Это означает, что для монтажа не требуется жестких конструкций, материал легко клеится на поверхности любой формы.

Остальные

Модули, предлагаемые производителями, могут быть изготовлены и по другим технологиям:

• Микроморфные, отличаются высокой отдачей при рассеянном и инфракрасном излучении.
• Гибридные, использует несколько полупроводниковых материалов и обеспечивают высокий КПД преобразования (до 44%).
• Полимерные, гибкие с подложкой из полимерных материалов, абсолютные лидеры по стоимости.

Такие предложения следует тщательно изучать, некоторые из них могут оказаться намного выгоднее, чем лидирующие на рынке панели, выполненные по стандартным технологиям.

Вообще, монокристаллические панели можно рекомендовать для установки только жителям южных регионов. Остальным следует выбирать поликристаллы или панели по другим технологиям.

Следует обращать внимание не только на технологию панелей, но и на качество. В маркировке оно отображается как Grade от A (самое высокое) до D

Кроме того, рекомендуется проверить и репутацию производителя, особенно, если он выпускает не собственную, а OEM-продукцию. Сделать это можно на сайтах лабораторий качества – Калифорнийской или Европейской TUV.

Принцип работы солнечных панелей

Подавляющее большинство солнечных панелей являются в физическом смысле фотоэлектрическими преобразователями. Электрогенерирующий эффект возникает в месте полупроводникового p-n перехода.

Именно кремниевые пластины составляют основу себестоимости солнечных панелей, но при их использовании в качестве круглосуточного источника электроэнергии придется дополнительно купить дорогостоящие аккумуляторные батареи

Панель состоит из двух кремниевых пластин с различными свойствами. Под действием света в одной из них возникает недостаток электронов, а в другой – их избыток. Каждая пластина имеет токоотводящие полоски из меди, которые подсоединяются к преобразователям напряжения.

Промышленная солнечная панель состоит из множества ламинированных фотоэлектрических ячеек, скрепленных между собой и закрепленных на гибкой или жесткой подложке.

КПД оборудования зависит во многом от чистоты кремния и ориентации его кристаллов. Именно эти параметры пытаются улучшить инженеры последние десятилетия. Основной проблемой при этом является высокая стоимость процессов, которые лежат в основе очищения кремния и расположения кристаллов в одном направлении на всей панели.

Ежегодно максимальные КПД различных солнечных панелей изменяются в большую сторону, потому что в исследования новых фотогальванических материалов вкладываются миллиарды долларов (+)

Полупроводники фотоэлектрических преобразователей могут изготавливаться не только из кремния, но и из других материалов – принцип работы батареи при этом не изменяется.

ТОП-6: Модель Goal Zero Nomad 13 по цене от 8200 рублей

Обзор

Она в линейке считается наиболее удобной. С ней любимые гаджеты всегда обеспечены необходимой порцией энергии. Единственным условием для этого является солнечная погода, поскольку в пасмурные дни, что вполне объяснимо, заряд заметно снижается.

В него вошли:

• панель солнечная;
• адаптер для автоприкуривателя.

Стоимость

Где купить	Цена
https://goalzerorus.ru/solnechnye-paneli/nomad-13/	9500
https://goalzerorus.ru/obzory-i-testy/obzor-nomad-13/	уточнять
https://fonarik4you.ru/product/solnechnaja-panel-nomad-13/	9500
https://zemleroik.ru/solnechnaya-panel-nomad-13.html	8950
https://www.pleer.ru/product_128883_Goal_Zero_Nomad_13.html	8200

Обзор бескремниевых устройств

Некоторые солнечные панели, изготовленные с применением редких и дорогостоящих металлов, имеют КПД более 30%. Они в разы дороже своих кремниевых аналогов, но всё-таки заняли высокотехнологичную торговую нишу, благодаря своим особенным характеристикам.

Солнечные панели из редких металлов

Существует несколько типов солнечных панелей из редких металлов, и не все они имеют КПД выше, чем у монокристаллических кремниевых модулей.

Однако способность работать в экстремальных условиях позволяет производителям таких солнечных панелей выпускать конкурентоспособную продукцию и проводить дальнейшие исследования.

Панели из теллурида кадмия активно используются при облицовке зданий в экваториальных и аравийских странах, где их поверхность нагревается днем до 70-80 градусов

Основными сплавами, применяемыми для изготовления фотоэлектрических элементов, являются теллурид кадмия (CdTe), селенид индия- меди-галлия (CIGS) и селенид индия-меди (CIS).

Кадмий – токсический металл, а индий, галлий и теллур являются довольно редкими и дорогостоящими, поэтому массовое производство солнечных панелей на их основе даже теоретически невозможно.

КПД таких панелей находится на уровне 25-35%, хотя в исключительных случаях может доходить до 40%. Ранее их применяли в основном в космической отрасли, а сейчас появилось новое перспективное направление.

Из-за стабильной работы фотоэлементов из редких металлов при температурах 130-150°C их используют в солнечных тепловых электростанциях. При этом лучи солнца от десятков или сотен зеркал концентрируются на небольшой панели, которая одновременно генерирует электроэнергию и обеспечивает передачу тепловой энергии водяному теплообменнику.

В результате нагрева воды образуется пар, который заставляет вращаться турбину и генерировать электроэнергию. Таким образом солнечная энергия преобразуется в электрическую одновременно двумя путями с максимальной эффективностью.

Полимерные и органические аналоги

Фотоэлектрические модули на основе органических и полимерных соединений начали разрабатывать только в последнем десятилетии, но исследователи уже добились значительных успехов. Наибольший прогресс демонстрирует европейская компания Heliatek, которая уже оснастила органическими солнечными панелями несколько высотных зданий.

Толщина её рулонной пленочной конструкции типа HeliaFilm составляет всего 1 мм.

При производстве полимерных панелей используются такие вещества, как углеродные фуллерены, фталоцианин меди, полифенилен и другие. КПД таких фотоэлементов уже достигает 14-15%, а стоимость производства в разы меньше, чем кристаллических солнечных панелей.

Остро стоит вопрос срока деградации органического рабочего слоя. Пока что достоверно подтвердить уровень его КПД через несколько лет эксплуатации не представляется возможным.

Преимуществами органических солнечных панелей являются:

• возможность экологически безопасной утилизации;
• дешевизна производства;
• гибкая конструкция.

К недостаткам таких фотоэлементов можно отнести относительно низкий КПД и отсутствие достоверной информации о сроках стабильной работы панелей. Возможно, что через 5-10 лет все минусы органических солнечных фотоэлементов исчезнут, и они станут серьезными конкурентами для кремниевых пластин.

ТОП-2: Солнечная панель Feron 32192 по цене 2873 рублей

Комплектация

• Панель;
• Провод с выключателем – 3 метра;
• Лампа – 2 штуки по 1W;
• Кабель USB с четырьмя разъемами;
• Кабель с выключателем;
• Индикатор светодиодный.

Основные характеристики

• Тип-универсальный;
• Мощность – 3 Вт;
• Зарядка – 6 часов;
• Автономная работа длится 10 часов;
• Напряжение на выходе – 8 Вольт;
• Напряжение выхода – 9В;
• Емкость аккумулятора – 7,4мАч;
• Габариты – 220/17/135 мм.

Стоимость

Где купить	Цена в российских рублях
https://www.220-volt.ru/catalog-518272/	2873
https://shop-lot.ru/view/245385/	2873
https://22voltlog.ru/vse-dlya-doma/osveshhenie/solnechnaya-panel-feron-32192—setqa3iVBWmJbmLiZJpXDDbIR185-PBItpR7ySbfKIfHDNCVyMGRcW-VIBIXsIfREdydBmRwJlvQfp7ke7F0g%253D%253D	2873
https://www.doro.ru/catalog/feron_32192_363049.html	2902

Solar Window – новые солнечные ячейки с эффективностью 50%

Компания Solar Window из штата Мэриленд (США) представила революционную технологию «солнечного стекла», которая в корне меняет традиционные представления о солнечных батареях.

Ранее уже были сообщения о прозрачных гелиевых технологиях, а также о том, что эта компания обещает увеличить в разы эффективность солнечных модулей. И, как показали последние события, это были не просто обещания, а эффективность 50% – уже не только теоретические изыски исследователей компании. В то время как другие производители только выходят на рынок с более скромными результатами, Solar Window уже представила свои поистине революционные высокотехнологичные разработки в области гелиевой фотовольтаики.

Эти разработки открывают дорогу к выпуску прозрачных солнечных батарей, имеющих значительно более высокую эффективность по сравнению с традиционными. Но это не единственный плюс новых солнечных модулей из Мэриленда. Новые гелиевые элементы могут легко крепиться к любым прозрачным поверхностям (например, к окнам), могут работать в тени или при искусственном освещении. Благодаря своей дешевизне инвестиции в оснащение здания такими модулями могут окупиться в течение года. Для сравнения следует отметить, что срок окупаемости традиционных солнечных батарей колеблется от пяти до десяти лет, а это – огромная разница.

Солнечные ячейки от компании Solar Window

Компания Solar Window озвучила некоторые детали новой технологии получения солнечных батарей, имеющих столь высокую эффективность. Разумеется, главные know how остались за скобками. Все гелиевые элементы изготовлены, в основном, из органического материала. Слои элементов состоят из прозрачных проводников, углерода, водорода, азота и кислорода. По данным компании, производство этих солнечных модулей настолько безвредно, что оно оказывает в 12 раз меньшее воздействие на окружающую среду, чем производство традиционных гелиевых модулей. В течение ближайших 28 месяцев первые прозрачные солнечные батареи будут установлены в некоторых зданиях, школах, офисах, а также в небоскребах.

Если говорить о перспективах развития гелиевой фотовольтаики, то очень похоже, что традиционные кремниевые солнечные батареи могут отойти в прошлое, уступив место высокоэффективным, легким, многофункциональным элементам, открывающим самые широкие горизонты гелиевой энергетике. опубликовано econet.ru 

Как работают солнечные панели?

Практически все элементы альтернативного вида энергетики являют собой преобразователь фотоэлектрического образца. По-простому, электричество в них появляется там, где расположен полупроводниковый переход.

В состав солнечной панели входит пара пластин кремния, разных по свойствам. Под действием солнца в одной из них наблюдается избыток электронов, тогда как в другой – недостаток. На обоих элементах установлены медные полоски для отвода возникающего тока, что подсоединены к преобразователю напряжения.

Промышленный вариант панели имеет немного иную конструкцию: множество фотоэлектрических ячеек (ламинированных), соединённых между собой и закреплённых на жёсткой, и в то же время гибкой подложке.

КПД устройства зависит от ориентации установленных кристаллов, чистоты металла, использованного для изготовления центральных компонентов. Улучшить эти параметры последние годы стараются все инженера, работающие над развитием альтернативной энергии. Главная проблема – высокая цена очистки кремния, и необходимость однонаправленного расположения кристаллов.

Тип	Коэффициент фотоэлектрического преобразования, %
Кремниевые
Si (кристаллический)	24,7
Si (поликристаллнческий)	20,3
Si (тонкопленочная передача)	16,6
Si (тонкопленочный субмодуль)	10,4
III-V
GaAs (кристаллический)	25,1
GaAs (тонкопленочный)	24,5
GaAs (поликристаллнческий)	18,2
lnР (кристаллический)	21,9
Тонкие пленки халькогенидов
CIGS (фотоэлемент)	19,9
CIGS (субмодуль)	16,6
CdTe (фотоэлемент)	16,5
Аморфный/Нанокристаллический кремний
Si (аморфный)	9,5
Si (нанокристаллический)	10,1
Фотохимические
На базе органических красителей	10,4
На базе органических красителей (субмодуль)	7,9
Органические
Органический полимер	5,15
Многослойные
GalnP/GaAs/Ge	32,0
GalnP/GaAs	30,3
GaAs/CIS (тонкопленочный)	25,8
a-Si/mc-Si(тонкий субмодуль)	11,7

Типы

Классификация промышленных панелей солнечных происходит по типу рабочего слоя и конструктивным особенностям. Различают панели жесткие и гибкие.

Последние занимают все более широкую нишу благодаря универсальной установке: он и легко устанавливаются на любые поверхности, в том числе на вертикальны – фасады зданий. При этом они совершенно не портят архитектуру, а напротив привносят в не некую изюминку.

По типу фотоэлектрического слоя их подразделяют на:

• кремниевые. К ним относятся поли — , монокристаллические и аморфные;
• теллурий-кадмиевые. Их собирают на основе индия, меди и галлия;
• полимерные;
• органические;
• с использованием арсенида галлия;
• комбинированные и многослойные.

Не все перечисленные виды интересны потребителю, а лишь кристаллические, несмотря на то, что их КПД ниже некоторых других (правда, более дорогих, отчего и менее распространенных).

Коллекторы: получение тепла из солнечной энергии

Солнечные коллекторы Солнечные батареи могут применяться для обогрева объектов, нагрева жидкости. Возможность получения тепла обусловлена способностью батареи накапливать энергию. Это позволяет повышать температуру теплоносителя в трубах, за счет чего обеспечивается не только нагрев жидкости, но и обогрев всего объекта. Солнечные коллекторы функционируют по определенной схеме. Их основные элементы конструкции:

• насосная станция;
• бак-аккумулятор;
• контроллер;
• трубы и фитинги.

Виды коллекторов:

• плоские: состоят из плоского абсорбера, покрытия, теплоизолирующего слоя;
• вакуумные (трубчатые): состоят из стеклянной колбы, теплоизоляционный материал заменен на вакуум, который заполняет емкость (в ней также находится абсорбер).

У второго варианта есть существенное преимущество – низкие теплопотери. По этой причине вакуумные коллекторы применяются повсеместно там, где не могут быть установлены плоские аналоги.