Panele diellore me efikasitet të lartë. Çfarë ndikon në efikasitetin dhe efikasitetin e paneleve diellore

Data e shtimit: 30.04.2015

Në ditët e sotme, energjia e rinovueshme, veçanërisht aty ku përdoret energjia diellore, po zhvillohet shumë intensivisht. Në këtë drejtim, një kërkim aktiv vazhdon për metoda dhe pajisje, duke rritur produktivitetin e sistemeve ekzistuese që lejojnë shndërrimin më efikas të energjisë diellore në energji elektrike. Këtu mund të dallohen dy drejtime - shndërrimi i drejtpërdrejtë i rrezatimit diellor në rrymë elektrike, dhe shndërrimi i shumëfishtë i energjisë diellore - në nxehtësi, pastaj në punë mekanike dhe më pas në energji elektrike. Ndërsa në drejtimin e dytë janë arritur rezultate më të mira, impiantet diellore industriale me koncentratorë, turbina apo motorë Stirling tregojnë efikasitet të shkëlqyer në konvertimin e energjisë diellore. Pra, në një stacion diellor me koncentratorë diellorë dhe motorë Stirling në Nju Meksiko, u arrit efikasiteti i prodhimit, duke marrë parasysh konsumin e energjisë për sistemin e orientimit dhe kështu me radhë - 31,25%.

Por impiante të tilla diellore janë jashtëzakonisht komplekse dhe të shtrenjta, ato janë efektive në kushtet e izolimit diellor shumë të lartë dhe nuk kanë marrë ende zhvillim të mjaftueshëm në botë. Prandaj, konvertuesit e drejtpërdrejtë të rrezatimit diellor - Panele diellore , zë një pozicion lider në botën e energjisë diellore për sa i përket instalimeve dhe gamës së aplikimeve. Produktiviteti i paneleve diellore industriale serike sot, në varësi të teknologjisë, është në rangun nga 7 në 20%. Teknologjitë nuk qëndrojnë ende, ato zhvillohen dhe përmirësohen, qeliza të reja tashmë po zhvillohen dhe testohen, të paktën dy herë më produktive se ato ekzistuese. Le të përpiqemi të shqyrtojmë shkurtimisht drejtimet kryesore të zhvillimit të paneleve fotovoltaike, teknologjitë dhe produktivitetin e tyre.

Shumica dërrmuese e qelizave të konvertuesit diellor të fotomoduleve serike moderne janë bërë nga silikoni me një kristal (C-Si) ose polikristalor (MC-Si). Deri më sot, module të tilla fotovoltaike silikoni zënë rreth 90% të tregut të konvertuesve fotovoltaikë, nga të cilët afërsisht 2/3 janë silic polikristalor dhe 1/3 janë monokristaline. Më pas vijnë modulet diellore, fotocelat e të cilave janë bërë duke përdorur teknologjinë e shtresës së hollë - me metodën e depozitimit, ose depozitimit të substancave fotosensitive në nënshtresa të ndryshme. Një avantazh i rëndësishëm i moduleve nga këta elementë është kostoja më e ulët e prodhimit, sepse ato kërkojnë rreth 100 herë më pak material në krahasim me vaferat e silikonit. Dhe deri më tani, më pak të përfaqësuara janë qelizat diellore me shumë lidhje nga të ashtuquajturat qeliza tandem ose multiunksione.

Aksionet e tregut të paneleve fotovoltaike të teknologjive të ndryshme:

Fotomodulet kristalore të silikonit.

Efikasiteti i qelizave të modulit të silikonit sot është rreth 15 - 20% (polikristale - monokristale). Kjo shifër në tërësi së shpejti mund të rritet me disa për qind. Për shembull, SunTech Power, një nga prodhuesit më të mëdhenj në botë të moduleve të silikonit kristalor, ka shpallur synimin e saj për të nxjerrë në treg modulet PV me një efikasitet prej 22% brenda dy viteve të ardhshme. Mostrat ekzistuese laboratorike të qelizave njëkristalore tregojnë një produktivitet prej 25%, polikristalin - 20.5%. Efikasiteti maksimal teorik për elementët me një lidhje të vetme të silikonit (p-n) është 33.7%. Derisa të arrihet, detyra kryesore e prodhuesve, përveç rritjes së efikasitetit të qelizave, është përmirësimi i teknologjisë së prodhimit dhe zvogëlimi i kostos së fotomoduleve.

Të pozicionuara veçmas janë fotomodulet Sanyo të prodhuara duke përdorur teknologjinë HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin layer) duke përdorur disa shtresa silikoni, të ngjashme me qelizat shumështresore tandem. Efikasiteti i elementeve të tillë nga C-Si me një kristal dhe disa shtresa të nanokristalit nc-Si është 23%. Ky është indeksi më i lartë i efikasitetit për qelizat e moduleve kristalore serike, një lloj baterie nano-solare.

Efikasiteti i qelizave diellore me film të hollë.

Ky emër i referohet disa teknologjive të ndryshme, performanca e të cilave do të përshkruhet shkurtimisht. Aktualisht, ekzistojnë tre lloje kryesore të qelizave diellore të filmit inorganik - filma silikoni të bazuar në silikon amorf (a-Si), filma të bazuar në telurid kadmiumi (CdTe) dhe filma bakër-indium-galium selenid (CuInGaSe2, ose CIGS). Efikasiteti i qelizave moderne diellore me film të hollë të bazuar në silikon amorf është rreth 10%, fotomodulet e bazuara në telurid kadmiumi - 10-11% (Solar i parë), bazuar në selenid bakri-indium-galium - 12-13% (modulet diellore japoneze KUFIT DIELLOR). Treguesit e efikasitetit për qelizat para serisë: CdTe kanë një efikasitet prej 15,7% (modulet MiaSole) dhe qelizat CIGS 18,7% (EMPA). Efikasiteti i qelizave diellore individuale me film të hollë është shumë më i lartë, për shembull, të dhënat për performancën e mostrave laboratorike të qelizave nga silikoni amorf - 12.2% (United Solar), qelizat CdTe - 17.3% (Diellore e parë), qelizat CIGS - 20.5 % ( ZSW). Deri më tani, konvertuesit diellorë të bazuar në filma të hollë të silikonit amorf janë udhëheqës në aspektin e prodhimit midis teknologjive të tjera të filmit të hollë - vëllimi i tregut botëror për elementët Si me film të hollë është rreth 80%, qelizat diellore të bazuara në telurid kadmiumi - rreth 18% e tregut, dhe selenid bakër-indium-galium - 2% treg. Kjo është kryesisht për shkak të kostos dhe disponueshmërisë së lëndëve të para, si dhe një stabiliteti më të lartë të karakteristikave sesa në strukturat me shumë shtresa. Në fund të fundit, silici është një nga elementët më të zakonshëm në koren e tokës, ndërsa indiumi (elementet CIGS) dhe teluriumi (elementet CdTe) shpërndahen dhe minohen në sasi të vogla. Përveç kësaj, kadmiumi (elementet CdTe) është toksik, megjithëse të gjithë prodhuesit e moduleve të tilla diellore garantojnë asgjësimin e plotë të produkteve të tyre. Gjithashtu, procesi i degradimit në elementët e moduleve me shtresë të hollë vazhdon më shpejt se qelizat kristal. Zhvillimi i mëtejshëm i konvertuesve fotoelektrikë të bazuar në filma të hollë inorganik shoqërohet me përmirësimin e teknologjisë së prodhimit dhe stabilizimin e parametrave të tyre.

Qelizat diellore me shtresë të hollë përfshijnë gjithashtu elemente fotosensitive me shtresë të hollë organike/polimer dhe ngjyra të sensibilizuara. Në këtë drejtim, përdorimi komercial i qelizave diellore është ende i kufizuar, gjithçka është në fazën laboratorike, si dhe në përmirësimin e teknologjisë së prodhimit masiv në të ardhmen. Një numër burimesh njoftuan arritjen e efikasitetit të elementeve në konvertuesit organikë prej më shumë se 10%: kompania gjermane Heliatek - 10.7%, Universiteti i Kalifornisë UCLA - 10.6%. Një grup shkencëtarësh nga një laborator në EPFL morën një efikasitet prej 12.3% për qelizat e bëra nga ngjyra të sensibilizuara. Në përgjithësi, drejtimi i elementeve organike me shtresë të hollë, si dhe ngjyrave të ndjeshme ndaj dritës, konsiderohet si një nga më premtuesit. Deklarata bëhen rregullisht për arritjen e një rekord tjetër efikasiteti, teknologjia që shkon përtej mureve të laboratorëve, duke mbuluar të gjitha sipërfaqet e disponueshme me konvertues diellorë me efikasitet të lartë dhe të lirë në të ardhmen e afërt - kompanitë Konarka, Dyesol, Solarmer Energy. Puna është fokusuar në përmirësimin e stabilitetit të karakteristikave, uljen e kostos së teknologjisë.

Karakteristikat e paneleve diellore me shumë lidhje (shumështresore, tandem).

Qelizat e elementeve të tillë përmbajnë shtresa të materialeve të ndryshme që formojnë disa kryqëzime p-n. Një qelizë diellore ideale duhet në teori të ketë qindra shtresa të ndryshme (kryqëzime p-n), secila e akorduar në një gamë të vogël gjatësi vale të dritës në të gjithë spektrin, nga ultravjollcë në infra të kuqe. Çdo tranzicion thith rrezatimin diellor në një gjatësi vale specifike, duke mbuluar kështu të gjithë spektrin. Materiali kryesor për elementë të tillë janë komponimet e galiumit (Ga) - fosfidi i galiumit indium, arsenidi i galiumit, etj.

Një nga zgjidhjet e veçanta për konvertimin e të gjithë spektrit diellor është përdorimi i prizmave që zbërthejnë dritën e diellit në spektra të përqendruara në elementë me një kryqëzim me diapazon të ndryshëm të konvertimit të rrezatimit. Përkundër faktit se kërkimet në fushën e qelizave diellore me shumë kryqëzime kanë vazhduar për dy dekada, dhe fotomodulet nga këto qeliza kanë funksionuar me sukses në hapësirë ​​(bateritë diellore të stacionit Mir, Mars Exploration Rover, etj.), ka filluar përdorimi praktik tokësor.relativisht kohët e fundit. Produktet e para komerciale të bazuara në elementë të tillë dolën në treg disa vite më parë dhe treguan rezultate të shkëlqyera, dhe kërkimet në këtë drejtim po tërheqin vazhdimisht vëmendjen. Fakti është se efikasiteti teorik i qelizave me dy shtresa mund të jetë 42% efikasitet, qelizat me tre shtresa 49%, dhe qelizat me një numër të pafund shtresash - 68% e dritës së diellit të pa fokusuar. Kufiri i produktivitetit të qelizave me shtresa të pafundme është 86.8% duke përdorur rrezatim të përqendruar diellor. Deri më sot, rezultatet praktike të efikasitetit për qelizat me shumë kryqëzime janë të rendit të 30% në rrezet e diellit të pa fokusuar. Kjo nuk mjafton për të kompensuar kostot e prodhimit të qelizave të tilla - kostoja e një qelize me shumë lidhje është rreth 100 herë më e lartë se ajo e një qelize silikoni të së njëjtës zonë, kështu që përqendruesit përdoren në projektimin e moduleve nga shumë bashkojnë qelizat për të fokusuar dritën 500 - 1000 herë. Një koncentrues në formën e një lente Fresnel dhe një pasqyre parabolike mbledh dritën e diellit nga një zonë 1000 herë më e madhe se sipërfaqja e qelizës. Kostoja totale e fotomoduleve nga qelizat me shumë lidhje që përdorin përqendruesit (CPV) është ulur ndjeshëm në kosto për shkak të lenteve dhe nënshtresave të lira, duke kompensuar koston e lartë të prodhimit të vetë qelizës. Në të njëjtën kohë, produktiviteti i qelizave rritet deri në 40%.

Specifikimet e paneleve diellore. Për shembull, qelizat 5.5mm x 5.5mm të SolFocus kanë një efikasitet prej 40% kur përdorin koncentratorët; dhe madhësitë mesatare të qelizave në sistemet CPV variojnë nga 5,5 mm x 5,5 mm deri në 1 cm x 1 cm. Çfarë duhet për të prodhuar 1 cm? qelizat kërkojnë 1/1000 lëndë të parë në krahasim me një qelizë me produktivitet të ngjashëm nga silikoni kristalor. Në mënyrë që qelizat me shumë kryqëzime të funksionojnë me efikasitet maksimal, kërkohet një intensitet i lartë konstant i rrezatimit diellor, për këtë përdoren sistemet e orientimit me dy boshte të sistemeve CPV. Vendet për vendosjen e fermave diellore të bazuara në module nga qelizat me shumë kryqëzime me koncentrues janë rajone me izolim të lartë diellor.

Efikasiteti maksimal i qelizave me shumë lidhje, i marrë në kushte laboratorike duke përdorur koncentratorë, është aktualisht 43.5% (Solar Junction) dhe parashikohet të rritet në 50% në dy vitet e ardhshme.

Siç mund ta shihni, sot ka qeliza diellore me produktivitet të lartë, të prodhuara duke përdorur teknologji të ndryshme, dhe detyra kryesore e prodhuesve është të ulin koston e produktit përfundimtar, të përshtatin kërkimet laboratorike për prodhimin në masë. Megjithë konsumin e ulët të lëndëve të para në qelizat diellore me shtresë të hollë, kostoja e disa komponentëve në forma të ndryshme është mjaft e lartë, ashtu si edhe vetë teknologjitë e prodhimit janë me energji intensive. Stabiliteti afatgjatë i parametrave mbetet i diskutueshëm. Qelizat diellore me shumë kryqëzime janë ende shumë të shtrenjta dhe për efikasitet maksimal ato kërkojnë gjithashtu një përqendrim të shtuar të rrezatimit diellor. Prandaj, qelizat kristalore të silikonit në të ardhmen e afërt do të mbajnë një pozicion udhëheqës në tregun e konvertuesve fotovoltaikë, duke u ulur në çmim. Ato do të zëvendësohen vetëm nga module efikase dhe të lira me shtresë të hollë, ndoshta të bëra nga gjysmëpërçues polimer ose ngjyra të ndjeshme ndaj dritës. Por parashikimet në zhvillimin e kësaj apo asaj teknologjie nuk janë një detyrë falënderuese. Prit dhe shiko.

Ideja e përdorimit të energjisë diellore për ngrohjen e një shtëpie ose për nevoja të tjera nuk është e re, janë zhvilluar pajisje që lejojnë çdokënd ta bëjë këtë. Në shumë vende, panelet diellore në çati janë rregull dhe jo përjashtim. Vendi ynë ende nuk u përket atyre, por tek ne instalime të tilla tashmë mund të shihen gjithnjë e më shpesh. Sistemet diellore për shtëpinë mund të jenë dy llojesh. E para janë kolektorët diellorë, të cilët ngrohin ftohësin që rrjedh në to. E dyta janë panelet diellore që prodhojnë energji elektrike. Më poshtë do të flasim për to.

Panelet diellore konvertojnë rrezet e diellit në energji elektrike. Bateria përbëhet nga një numër konvertuesish fotoelektrikë, të cilët më shpesh quhen qeliza fotovoltaike. Numri i konvertuesve në bateri është arbitrar, lidhja është seri-paralele. Si përcaktohet numri i fotocelave? Rryma dhe tensioni i kërkuar. Transduktorët vendosen në një sipërfaqe të sheshtë njëri pranë tjetrit. Për shkak të pamjes së tyre, struktura të tilla shpesh quhen "panele diellore".

Panele diellore për një shtëpi private në disa vende - një dukuri e zakonshme

Është e papërshtatshme përdorimi i baterive diellore që janë shumë të mëdha në sipërfaqe në jetën e përditshme, dhe nëse nuk ka fuqi të mjaftueshme nga më i madhi, disa pajisje lidhen në një kaskadë. Nëse kërkohet më shumë energji, mund të nevojitet një zonë e konsiderueshme: e gjithë çatia mund të jetë e zënë, ndonjëherë muret e shtëpisë dhe një pjesë e zonës lokale. Prandaj, panelet diellore përdoren më shpesh për një shtëpi private: ka ku të vendosni një numër të madh të tyre. Pronarët e apartamenteve mund të zënë vetëm dritare dhe ballkone.

Mundësitë e përdorimit

Si mund të përdoren panelet diellore për të ngrohur një shtëpi? Vetëm për të reduktuar faturat e energjisë, dhe gjithashtu si një burim rezervë në rast të ndërprerjes së energjisë. Kjo do të ndihmojë për të arritur të njëjtën pavarësi energjetike dhe për të mos ngrirë sistemin e ngrohjes në mungesë të një furnizimi të centralizuar me energji elektrike.

Sa realiste është një bateri diellore që mund të plotësojë nevojat për energji elektrike? Nëse flasim për ngrohjen e ujit, atëherë kjo është e vërtetë: do të kërkohet një maksimum prej 200-300 W / h për të ruajtur performancën e sistemit. Kaq shumë mesatarisht "tërheq" elektronikën e bojlerit + pompën e qarkullimit + pajisjet dhe kontrollorët e mundshëm të kontrollit. Nëse keni një sistem më të madh, merrni pasaportat dhe llogaritni fuqinë e kërkuar. Për 300 Wh, do të mjaftojnë dy panele diellore me fuqi mesatare (produktiviteti i tyre total duhet të tejkalojë paksa nevojën).

Dhe mos mendoni se në mungesë të diellit nuk do të ketë energji elektrike. Sistemi përfshin bateri dhe një inverter. Zgjidhni fuqinë e duhur të baterisë dhe ngarkimi i tyre, edhe në kushtet më të këqija të motit, do t'ju zgjasë për disa ditë funksionimi të sistemit.

Nga rruga, shumë prodhues evropianë të pajisjeve të ngrohjes parashikojnë funksionimin e përbashkët të pajisjeve të tyre me konvertuesit diellorë (për shembull, kaldaja me gaz dhe). Por ata punojnë me kolektorë diellorë (ujë të nxehtësisë) ose me panele diellore, duhet të shikoni çdo lloj pajisjeje.

Nëse gjithçka është më serioze. Fuqia e shumicës së këtyre ngrohësve llogaritet në kilovat. Për të gjeneruar këtë sasi energjie do të duheshin shumë panele për të përpunuar energjinë diellore. Instalimi i një sistemi të paneleve diellore për ngrohjen e një shtëpie private me dysheme elektrike mund të rezultojë në një sasi shumë të mirë. Por sistemi është i mirë sepse fuqia e tij mund të rritet gradualisht. Nëse është e mundur, do të rrisni numrin e paneleve dhe sasinë e energjisë elektrike të prodhuar.

Nëse dëshironi, mund të kurseni: . Opsione të tilla të bëra në shtëpi do të kushtojnë disa herë më lirë se ato të fabrikës. Dhe kjo përkundër faktit se do t'ju duhet të blini fotokonvertues të gatshëm: prodhimi i tyre në kushte artizanale është një detyrë joreale. Prandaj - vetëm gati. Efikasiteti i paneleve diellore të bëra në shtëpi do të jetë më i ulët se ato të fabrikës, por çmimi është disa herë më i ulët.

Llogaritja e paneleve diellore për shtëpinë

Insolimi (sasia e energjisë diellore) ndryshon shumë në muaj të ndryshëm. Prandaj, së pari duhet të vendosni se çfarë pjese të energjisë elektrike dhe për cilën periudhë do të gjeneroni. Nëse dëshironi të punoni 100% në çdo kohë të vitit vetë, do t'ju duhet të numëroni sipas muajit më të keq me një numër minimal ditësh me diell. Por atëherë lind pyetja: çfarë të bëjmë me sasinë e tepërt të energjisë elektrike që do të prodhohet në muajt e tjerë. Nëse planifikoni të qëndroni vetëm gjatë sezonit të kopshtit, merrni parasysh izolimin më të ulët gjatë kësaj periudhe. Në përgjithësi, parimi është i qartë.

Pastaj ju duhet të llogaritni se sa energji duhet të prodhojë sistemi juaj diellor për shtëpinë tuaj. Për ta bërë këtë, futni të gjitha pajisjet elektrike në tabelë dhe nga pasaportat e tyre futni të dhëna për fuqinë, konsumin aktual dhe ngarkesën në vat. Duke rrëzuar altoparlantët, do të zbuloni se sa energji elektrike në orë kanë nevojë për të gjitha pajisjet dhe pajisjet tuaja. Është e qartë se të gjithë ata nuk kanë gjasa të ndizen në të njëjtën kohë. Mund të provoni të llogaritni se cilat prej tyre funksionojnë në të njëjtën kohë dhe të zgjidhni panelet diellore sipas kësaj figure.

Si të llogarisim numrin e paneleve diellore, le të shohim një shembull. Nevoja për energji elektrike le të jetë 10 kW/h, izolimi në muajin e faturimit 2 kW/h. Fuqia e baterisë që ata do të blinin është 250 W (0,25 kW). Tani marrim parasysh 10 / 2 / 0,25 = 20 copë. Kjo do të thotë, ju duhen 20 panele diellore.

Për të zvogëluar konsumin e energjisë elektrike, duhet të zëvendësoni të gjitha llambat inkandeshente me LED, dhe të gjitha pajisjet e vjetra joekonomike me ato që kursejnë energji - atëherë nuk do t'ju nevojiten aq shumë panele diellore.

Llojet e paneleve diellore

Ekzistojnë lloje të ndryshme të konvertuesve fotovoltaikë. Për më tepër, materiali nga i cili janë bërë dhe teknologjia ndryshojnë. Të gjithë këta faktorë ndikojnë drejtpërdrejt në performancën e këtyre konvertuesve. Disa qeliza diellore kanë një efikasitet prej 5-7%, dhe zhvillimet më të suksesshme të fundit tregojnë 44% ose më shumë. Është e qartë se distanca nga zhvillimi në përdorim shtëpiak është e madhe, si në kohë ashtu edhe në para. Por mund ta imagjinoni se çfarë na pret në të ardhmen e afërt. Metalet e tjera të tokës të rralla përdoren për të marrë performancë më të mirë, por me performancë të përmirësuar, ne kemi një rritje të mirë çmimi. Performanca mesatare e konvertuesve diellorë relativisht të lirë është 20-25%.

Qelizat diellore më të zakonshme të silikonit. Ky gjysmëpërçues është i lirë, prodhimi i tij është zotëruar për një kohë të gjatë. Por ata nuk kanë efikasitetin më të lartë - të njëjtat 20-25%. Prandaj, me gjithë diversitetin, sot përdoren kryesisht tre lloje të konvertuesve diellorë:

• Më të lirat janë bateritë me film të hollë. Ato janë një shtresë e hollë silikoni në materialin mbajtës. Shtresa e silikonit është e mbuluar me një film mbrojtës. Avantazhi i këtyre elementeve është se ato funksionojnë edhe në dritë të shpërndarë, dhe, për rrjedhojë, është e mundur t'i instaloni ato edhe në muret e ndërtesave. Kundër - efikasitet i ulët prej 7-10%, dhe, pavarësisht nga shtresa mbrojtëse, degradimi gradual i shtresës së silikonit. Megjithatë, duke zënë një zonë të madhe, ju mund të merrni energji elektrike edhe në mot me re.
• Qelizat diellore polikristaline janë bërë nga silikoni i shkrirë, duke e ftohur ngadalë. Këta elementë mund të dallohen nga ngjyra e tyre blu e ndritshme. Këto panele diellore kanë produktivitetin më të mirë: efikasiteti është 17-20%, por ato janë joefikase në dritën e shpërndarë.
• Më të shtrenjtat e të gjithë trinitetit, por në të njëjtën kohë mjaft të përhapura, janë panelet diellore me një kristal. Ato përftohen duke ndarë një kristal të vetëm silikoni në vaferë dhe kanë një gjeometri karakteristike me qoshe të pjerrëta. Këta elementë kanë një efikasitet prej 20% deri në 25%.

Tani, kur të shihni mbishkrimet "panel diellor mono" ose "panel diellor polikristalor", do të kuptoni se po flasim për një metodë për prodhimin e kristaleve të silikonit. Ju gjithashtu do të dini se sa efektive mund të prisni prej tyre.

Bateri me konvertues monokristaline

Efikasiteti i paneleve diellore në dimër

Ndoshta do të habiteni, por në një ditë dimri vetëm 1,5-2 herë më pak energji bie në një sipërfaqe vertikale sesa në verë. Këto të dhëna janë për Rusinë qendrore. Gjatë ditës, pamja është më e keqe: gjatë kësaj periudhe në verë marrim 4 herë më shumë energji. Por kushtojini vëmendje: në një sipërfaqe vertikale. Kjo është, në mur. Nëse flasim për sipërfaqen horizontale, atëherë ndryshimi është tashmë 15 herë.

Pamja më e trishtë e gjenerimit të energjisë diellore nuk ju pret në dimër, por në vjeshtë: në mot me re, efikasiteti i tyre është 20-40 herë më i ulët, në varësi të densitetit të mbulimit të reve. Në dimër, pas rënies së borës, izolimi (sasia e dritës që bie mbi bateritë) në ditët me diell mund t'i afrohet vlerave të verës. Prandaj, sistemet diellore për shtëpinë prodhojnë më shumë energji elektrike në dimër sesa në vjeshtë.

Rezulton se për të arritur efikasitetin maksimal në dimër, ju duhet të vendosni panele diellore vertikalisht ose pothuajse vertikalisht. Dhe, nëse i varni në mure, atëherë mundësisht në juglindje: në mëngjes, sipas statistikave, ka më shpesh mot të kthjellët. Nëse nuk ka mur juglindor, ose është e pamundur të instaloni ndonjë gjë në të, mund të dilni nga situata duke bërë stenda speciale. Pastaj vendosën panele diellore në çati. Meqenëse këndi i incidencës së dritës së diellit ndryshon në varësi të stinës, këshillohet të bëni një stendë me një kënd të rregullueshëm të pjerrësisë. Ekziston një mundësi - ktheni panelet diellore "me fytyrë" në juglindje, nuk ka një mundësi të tillë, le të "shikojnë" në jug.

Rregullat e instalimit

Efikasiteti i qelizave diellore të silikonit varet nga sasia e energjisë diellore që bie mbi to (i gjithë spektri i rrezatimit). Faktorët që mund të ndikojmë disi janë:

Performanca e shumë llojeve të konvertuesve ndikohet nga treguesit e temperaturës: diapazoni i përdorimit të elementeve të silikonit është nga -40 o C deri në +50 o C. Temperaturat e ulëta dhe ato më të larta ndikojnë negativisht në performancën. Nëse keni diell aktiv gjatë verës, është e rëndësishme të parandaloni mbinxehjen. Për ta bërë këtë, mund të vendosni një leckë të bardhë ose petë nën panel (më efektive). Nëse kjo nuk ju ndihmon dhe paneli mbinxehet, rrotullojeni ose pozicionojeni përsëri. Do të jetë e nevojshme të zgjidhni një pozicion në të cilin do të respektohet regjimi termik, dhe performanca do të mbetet mjaft e lartë.

Këto pajisje tregojnë produktivitetin e tyre maksimal nëse rrezet e diellit bien në një kënd prej 90 o. Fatkeqësisht, kjo nuk është e mundur gjatë gjithë ditës, por vetëm për një periudhë të shkurtër kohe. Ka sisteme të veçanta gjurmimi që ndryshojnë këndin e panelit në mënyrë që drita të bjerë vazhdimisht në këndin e dëshiruar, por këto janë instalime të shtrenjta.

E megjithatë, ju mund të gjeni këndin optimal për instalimin e paneleve diellore. Vetëm me një devijim të lehtë nga idealja (më pak se 50 o), performanca bie pak, me rreth 5%. Konfirmimin real të kësaj mund ta shihni në video.

Për çdo rajon, këndi i instalimit të paneleve diellore është i ndryshëm. Mund të përcaktohet eksperimentalisht (siç e patë), ose mund të vendoset bazuar në gjerësinë gjeografike - kjo pjerrësi konsiderohet të jetë më e mira. Shumë varet nga orientimi i panelit: nëse e ktheni në veri ose në lindje, këndi optimal do të jetë më i vogël.

Panele diellore në çati

Para së gjithash, duhet të zbuloni nëse çatia do t'i rezistojë ngarkesës shtesë. Një ose dy module do t'i rezistojnë çdo, por për më shumë do të duhet të numëroni.

Për fiksim të besueshëm, ato duhet të fiksohen të paktën në katër pika. Për më tepër, nëse montoni panele të parafabrikuara, mos u bëni shumë dembel për të studiuar udhëzimet e instalimit: nëse të paktën një nga pikat shkelet, pajisjet hiqen nga garancia. Në shumicën e rasteve, kërkesat janë:

Sistemet e montimit për panelet diellore mund të jenë të ndryshme. Ka të gatshme (shiten në të njëjtin vend si vetë panelet), por është mjaft e mundur të përdorni ato të bëra me duart tuaja. Është e rëndësishme vetëm përdorimi i materialeve të besueshme, rezistente ndaj korrozionit. Trashësia e shinave dhe lidhësve duhet të jetë e madhe: ato duhet të përballojnë si ngarkesat e erës ashtu edhe masën e paneleve me mbulesën më të trashë të borës.

Një nga metodat e montimit të paneleve diellore në çatinë e një shtëpie private mund të shihet në video.

Tani pak për montimin elektrik. Diagrami i lidhjes së baterisë diellore, përveç vetë konvertuesve, parashikon sa vijon:

• kontrollues i ngarkimit me bateri të lidhura;
• një konvertues (inverter) që konverton rrymën direkte në rrymë alternative;
• siguresat për të mbrojtur kundër qarqeve të shkurtra (do të rrisë sigurinë si të tuajën ashtu edhe të sistemit).

Kontrolluesi dhe konverteri kanë kufij të rrymës dhe tensionit. Parametrat totale të sistemit diellor të lidhur me shtëpinë tuaj nuk duhet t'i kalojnë ato. Për lidhjen elektrike të baterive në një sistem të vetëm, duhet të përdorni vetëm ato tela që janë nxjerrë.

Për të lidhur panelet, përdoret një përcjellës bakri në izolim rezistent ndaj UV. Nëse telat në izolimin e përshtatshëm nuk gjenden, fshihuni në një çorape të valëzuar në natyrë. Trashësia e bërthamave të telit varet nga forca e pritshme e rrymës në sistem dhe nga gjatësia e linjës, por seksioni kryq minimal është 4 mm 2. Lidhja e përçuesve është e dëshirueshme të bëhet duke përdorur lidhës, dhe jo në kthesa. MC4 rekomandohet sepse përçuesit që dalin nga shumica e grupeve diellore mbyllen pikërisht në lidhës të tillë. Këta lidhës janë të mirë sepse sigurojnë një lidhje të ngushtë, e cila është e rëndësishme në çati. Por jo të gjitha firmat instalojnë lidhës të këtij standardi. Në modelet e lira (sidomos ato kineze) mund të ketë diçka tjetër, ndaj kontrolloni kur blini.

Tani në lidhje me sekuencën e lidhjes së pajisjeve me sistemin. Për një lidhje të sigurt, ndiqni sekuencën si më poshtë:

1. Bateritë janë të lidhura me kontrolluesin me polaritet të duhur. Telat - bakër, seksioni zgjidhet në varësi të fuqisë së kontrolluesit.
2. Panelet diellore janë të lidhura me kontrolluesin. Gjithashtu duhet të respektohet polariteti.
3. Konsumatorët 12 V janë të lidhur me kontrolluesin përmes një sigurese.
4. Një inverter është i lidhur me bateritë (përmes një sigurese), dhe konsumatorët 220 V janë tashmë të lidhur në daljen e tij. Lidhja e inverterit direkt me kontrolluesin është e pamundur: do t'ju duhet të blini pajisje të reja. Dhe kjo është afërsisht 600-1000 dollarë, në varësi të kompanisë dhe kapacitetit.

Mos e neglizhoni sekuencën e lidhjes - ky është algoritmi më i sigurt që garanton (në lidhje me polaritetin) gjendjen e punës së sistemit.

Së fundi, një tjetër mundësi për instalim në çatinë e një shtëpie verore me një kënd të rregullueshëm të pjerrësisë. Ndoshta videoja do të jetë e dobishme për ju.

Panelet diellore janë një konvertues unik i energjisë së rrezeve të dritës në energji elektrike me një burim të jashtëm të pakufizuar. Kërkesa vazhdimisht në rritje për këto produkte është për shkak të disponueshmërisë dhe mirëdashjes mjedisore të furnizimit me energji pa konsum të ftohësit, si dhe kthimit ekonomik në 2 vjet me një jetë minimale të panelit prej 25 vjetësh.

Gjysmëpërçuesit ose polimerët e filmit shërbejnë si bazë, një pllakë shtresash me polaritet të ndryshëm konverton dritën në një lëvizje të drejtuar të elektroneve - ky fenomen fizik është i njëjtë për të gjitha bateritë diellore. Në të njëjtën kohë, një dizajn i tillë kufizon efikasitetin e fotokonvertuesve, një pjesë e energjisë së fotonit humbet në mënyrë të pashmangshme kur kalon nëpër kufirin e kryqëzimit p-n. Në praktikë, efikasiteti i baterive ndikohet nga shumë faktorë: materiali, zona, vendndodhja, intensiteti i dritës, i cili merret parasysh gjatë blerjes dhe funksionimit.

Varësia e efikasitetit nga lloji i fotokonvertuesve

Ky tregues përcaktohet si përqindja e energjisë elektrike të gjeneruar ndaj fuqisë së dritës së diellit. Vlera ndikohet nga pastërtia e pllakës dhe struktura e saj: film, poli- ose një-kristal. Llojet e fundit janë ndër më të shtrenjtat dhe me shpagim afatgjatë, panelet diellore të përballueshme me efikasitet të lartë për shtëpinë ende prodhohen vetëm nga shtresa silikoni me polaritet të ndryshëm. Më pak efektive janë terridi i kadmiumit dhe panelet CIGS të prodhuara në bazë të teknologjisë së filmit. Efikasiteti i baterive të kadmiumit është vetëm 11%, por ato janë të lira dhe mjaft të besueshme në funksionim. Një tregues pak më i lartë për një film me grimca të depozituara të galiumit, bakrit, indiumit dhe selenit, fotocelat CIGS janë 15% efikase.

Për krahasim: efikasiteti i konvertuesve të silikonit të tipit me një kristal është 25%, ndërsa për nënmodulet me shtresë të hollë ose amorfe të të njëjtit material është maksimumi 10, pajisjet e bazuara në polimere organike kanë një vlerë minimale prej 5%. Shumë varet nga zona e panelit, qelizat e vetme diellore janë të kufizuara në prodhimin e energjisë elektrike.

Efikasiteti i paneleve të vogla diellore nuk i lejon ato të përdoren për një furnizim të plotë me energji, por ato janë të mjaftueshme për të drejtuar disa lloje të elektronikës. Në çdo rast, rritja e efikasitetit të pajisjeve dhe minimizimi i kostos së tyre është një detyrë prioritare e energjisë moderne.

Faktorët që ndikojnë në efikasitetin e paneleve diellore

Faktori i efikasitetit varet jo vetëm nga materiali dhe teknologjia e përdorur, por edhe nga një sërë kushtesh të jashtme:

1. Intensiteti i fluksit të dritës. Nga ana tjetër, ky tregues shoqërohet me koordinatat gjeografike të baterisë së vendosur, në veçanti, me gjerësinë gjeografike.

2. Këndi i pjerrësisë së strukturës. Idealisht, ju duhet të instaloni panele diellore që e ndryshojnë atë në bazë të gradientit të incidencës së rrezeve. Një sistem i tillë është më i shtrenjtë, por ju lejon të grumbulloni një sasi mbresëlënëse të energjisë elektrike (deri në 40–60%) dhe të jeni më pak të varur nga stina dhe ora e ditës.

3. Temperaturat e ambientit. Ngrohja ka një efekt të keq në efektin fotoelektrik, bateritë e ajrosura kanë një efikasitet shumë të lartë. Në mënyrë paradoksale, ato prodhojnë më shumë energji në mot të ftohtë dhe të kthjellët sesa në mot të nxehtë (megjithëse efekti i përgjithshëm kumulativ zvogëlohet për shkak të orëve të shkurtra të ditës).

4. Stinët. Në praktikë, efikasiteti i paneleve diellore zvogëlohet me 2-8 herë në dimër, por kjo nuk është për shkak të reshjeve të borës: shkrihet shpejt në një sipërfaqe të errët, dhe përveç kësaj, fotokonvertuesit perceptojnë në mënyrë të përsosur dritën e shpërndarë.

5. I pluhurosur. Sa më e pastër të jetë pjesa e jashtme e paneleve diellore, aq më shumë fotone do të konvertohen, prandaj, për të rritur efikasitetin, rekomandohet fshirja e sipërfaqeve të punës të paktën një herë në dy vjet.

6. Hijet. Nuk është sekret që efikasiteti i paneleve diellore në mot me re është ulur ndjeshëm, nuk ka kuptim instalimi i tyre në zona me mjegull dhe shi, e njëjta gjë vlen edhe për zonat me hije. Është e padëshirueshme të instaloni panele në hijen e pemëve të larta ose shtëpive fqinje; kur zgjidhni një vendndodhje, përparësi i jepet anës jugore.

Rrjetë kristalore e perovskitit CH3NH3PbI3

Wikimedia Commons

Studiuesit amerikanë kanë treguar se në qelizat diellore të bazuara në perovskite, transportuesit e ngarkesës me energji të tepërt janë në gjendje të përshkojnë një distancë të konsiderueshme përpara se ta shpërndajnë atë në formën e nxehtësisë. Kjo do të thotë se është mjaft e mundur të zbatohen qelizat fotovoltaike në transportues të nxehtë, për të cilët kufiri teorik i efikasitetit është dy herë më i lartë se ai i atyre konvencionale të silikonit, në praktikë. Hulumtimi i publikuar në revistë Shkenca.

Në qelizat diellore më të zakonshme të sotme që përdorin silikon si gjysmëpërçues, efikasiteti teorikisht i mundshëm është mezi më shumë se 30 përqind. Kjo është për shkak të faktit se qelizat e silikonit janë në gjendje të përdorin vetëm pjesërisht spektrin e dritës së diellit. Fotonet me energji nën pragun thjesht nuk absorbohen, dhe ato me energji shumë të lartë çojnë në formimin e të ashtuquajturave bartës të ngarkesës së nxehtë (për shembull, elektrone) në fotocelë. Jetëgjatësia e këtyre të fundit është rreth një pikosekonda (10 -12 sekonda), më pas ato "ftohen", domethënë shpërndajnë energjinë e tepërt në formën e nxehtësisë. Nëse do të mund të mblidheshin transportuesit e nxehtë, kjo do të rriste kufirin teorik të efikasitetit në 66 për qind, domethënë do ta dyfishonte atë. Edhe pse një sasi e vogël e ruajtjes së energjisë është vërejtur në disa eksperimente, elementët në transportuesit e nxehtë janë ende mjaft hipotetikë.

Shkencëtarët nga Universiteti Purdue dhe Laboratori Kombëtar i Energjisë së Rinovueshme (SHBA) kontribuan në studimin e një klase të re premtuese të qelizave fotovoltaike të bazuara në perovskit dhe demonstruan se në qeliza të tilla transportuesit e nxehtë jo vetëm që kanë një jetëgjatësi të rritur (deri në 100 pikosekonda), por janë gjithashtu në gjendje të "kalojnë nëpër" distanca të konsiderueshme prej disa qindra nanometrash (që është e krahasueshme me trashësinë e një shtrese gjysmëpërçuese).

Perovskitet organometalike e kanë marrë emrin nga struktura e tyre kristalore. Në thelb përsërit strukturën e një minerali natyror - perovskite, ose titanat kalciumi. Kimikisht, ato janë halogjene të përziera të plumbit dhe kationeve organike. Autorët e veprës përdorën një perovskit të zakonshëm të bazuar në jodur plumbi dhe metilamoni. Bazuar në faktin se jetëgjatësia e bartësve të nxehtë në perovskite është rritur ndjeshëm në krahasim me gjysmëpërçuesit e tjerë, autorët vendosën të zbulojnë se sa larg mund të transportohen transportuesit e nxehtë gjatë ftohjes së tyre. Duke përdorur mikroskopin me shpejtësi ultra të lartë, studiuesit ishin në gjendje të vëzhgonin drejtpërdrejt transportin e transportuesve të nxehtë në filma të hollë perovskite me rezolucion të lartë hapësinor dhe kohor.

Transporti i bartësve të nxehtë në një gjysmëpërçues gjatë pikosekondës së parë pas ngacmimit

Guo et al / Science 2017

Doli se ftohja e ngadaltë në perovskit shoqërohet me një gamë deri në 600 nanometra. Kjo do të thotë që transportuesit e ngarkesave me energji të tepërt janë teorikisht në gjendje të kapërcejnë shtresën gjysmëpërçuese dhe të arrijnë në elektrodë, domethënë, ato mund të grumbullohen (megjithatë, autorët e punës nuk diskutojnë se si ta zbatojnë teknikisht këtë). Kështu, qelizat diellore në transportuesit e nxehtë mund të jenë në gjendje të zbatohen duke përdorur perovskite si bazë.

Deri më sot, rendimenti maksimal, duke arritur deri në 46%, është regjistruar për qelizat fotovoltaike shumë-komponente shumështresore, të cilat përfshijnë arsenid galium, indium, germanium me përfshirje fosfori. Të tillë gjysmëpërçues përdorin dritën në mënyrë më efikase duke thithur pjesë të ndryshme të spektrit. Prodhimi i tyre është shumë i shtrenjtë, kështu që elementë të tillë përdoren vetëm në industrinë hapësinore. Më herët kemi shkruar edhe për elementë të bazuar në teluridin e kadmiumit, i cili mund të prodhohet në formën e filmave fleksibël dhe të hollë. Pavarësisht se kontributi i përgjithshëm në prodhimin e energjisë elektrike nga energjia diellore nuk kalon ende 1%, shkalla e rritjes mund të quhet shpërthyese. Veçanërisht të interesuara për përdorimin e energjisë diellore të rinovueshme janë vende si India dhe Kina. Google në fund të 2016 njoftoi se këtë vit do të kalojë plotësisht në energjinë e rinovueshme.

Aktualisht, fotocelat e silikonit përdoren kryesisht në jetën e përditshme, efikasiteti real i të cilave është 10-20 përqind. Elementet me bazë perovskite u shfaqën më pak se 10 vjet më parë dhe menjëherë zgjuan interesin e merituar (ne kemi shkruar tashmë për to). Efikasiteti i qelizave të tilla po rritet me shpejtësi dhe praktikisht ka arritur në 25 përqind, që është e krahasueshme me shembujt më të mirë të fotocelave të silikonit. Përveç kësaj, ato janë shumë të lehta për t'u prodhuar. Megjithë suksesin teknologjik, parimet fizike të funksionimit të qelizave perovskite janë relativisht pak të studiuara, kështu që puna e diskutuar e shkencëtarëve nga Shtetet e Bashkuara jep një kontribut të rëndësishëm në themelet themelore të fotovoltaikëve dhe, natyrisht, sjell perspektivën e rritjes së mëtejshme efikasiteti i qelizave diellore.

Daria Spasskaya

Efikasiteti i ulët i baterive diellore është një nga disavantazhet kryesore të sistemeve diellore moderne. Deri më sot, një metër katror i fotocelës është në gjendje të gjenerojë rreth 15-20% të fuqisë së rrezatimit që ka rënë në të.

Një zhvillim i tillë kërkon instalimin e baterive të mëdha për një furnizim të plotë me energji elektrike. Për më tepër, për të arritur tensionin e kërkuar të daljes, ato lidhen me njëri-tjetrin në seri ose paralelisht. Në këtë rast, zona e tyre mund të arrijë nga disa metra katrorë.

Efikasiteti i paneleve diellore varet nga një numër faktorësh:

• material fotocel;
• dendësia e fluksit diellor;
• sezoni;
• temperatura;
• dhe etj.

Le të flasim më shumë për secilin faktor.

Materiali i fotocelës

Ato ndahen në tre lloje, në varësi të metodës së formimit të atomit të silikonit:

• polikristaline;
• monokristaline;
• panele silikoni amorf.

Panelet polikristaline janë bërë prej silikoni të pastër dhe kanë një efikasitet relativisht të lartë - 14-17%.

Panelet monokristaline janë më pak efikase në konvertimin e energjisë diellore. Efikasiteti i tyre është rreth 10-12%. Por konsumi i ulët i energjisë për prodhimin e konvertuesve të tillë i bën ata më të përballueshëm.

Panelet amorfe të silikonit (ose me shtresë të hollë) janë të thjeshta dhe të lira për t'u prodhuar, dhe si rezultat, të përballueshme. Sidoqoftë, efikasiteti i tyre është shumë më i ulët se ai i dy llojeve të mëparshme - 5-6%. Për më tepër, elementët e konvertuesve të silikonit me shtresë të hollë humbasin vetitë e tyre me kalimin e kohës.

Bateritë e filmit të hollë bëhen gjithashtu me grimca bakri, indium, galium dhe selen. Kjo rrit pak performancën e tyre.

Punoni në çdo mot

Grafiku i varësisë së fuqisë nga kushtet e motit Ky tregues varet nga vendndodhja gjeografike e panelit: sa më afër ekuatorit, aq më i lartë është dendësia e rrezatimit diellor.

Në dimër, performanca e qelizave diellore mund të ulet nga 2 në 8 herë. Kjo shpjegohet, para së gjithash, me akumulimin e borës mbi to, zvogëlimin e kohëzgjatjes dhe numrit të ditëve me diell.

E rëndësishme të mbani mend: në dimër, shikoni pjerrësinë e paneleve sepse dielli është më i ulët se zakonisht.

Kushtet për punë efektive

Në mënyrë që bateria të funksionojë në mënyrë efikase, duhet të merrni parasysh disa nuanca:

• këndi i baterisë ndaj diellit;
• temperatura;
• mungesa e një hije.

Këndi midis sipërfaqes së punës së transduktorit dhe rrezeve të diellit duhet të jetë afër vijës së drejtë. Në këtë rast, efikasiteti i fotocelave, duke qenë të tjera të barabarta, do të jetë maksimal. Për të rritur efikasitetin, përveç tyre, është instaluar një sistem gjurmimi i diellit, i cili ndryshon prirjen në lidhje me pozicionin e yllit. Por kjo është e rrallë për shkak të kostos së lartë të pajisjeve.