Сонячна батарея

1. Що таке сонячна батарея?
2. Види сонячних батарей
3. Монокристалічні батареї.
4. Полікристалічні батареї.
5. Аморфні батареї.
6. Плівкові батареї на основі телуриду кадмію.
7. Плівкові батареї на основі селеніду міді-індію.
8. Полімерні сонячні батареї.
9. Принцип роботи
10. Для будинку
11. Використання на дачі
12. Середні ціни
13. Де купити
14. Сонячна батарея для опалення будинку
15. Як зробити своїми руками з підручних засобів
16. Недоліки та гідності

Сонце - це джерело невичерпної енергії, завдяки якій утворилася і існує життя на нашій планеті.
Людина завжди намагався максимально використовувати отримується тепло, що випромінюється сонцем, а з розвитком науки і спеціальних технологій, навчився з максимальною користю, використовувати і сонячні промені. Одним з таких способів, стало отримання електричної енергії, шляхом перетворення сонячного світла.

Що таке сонячна батарея?

Зміст статті

Сонячна батарея (панель) - це пристрій, в якому під впливом сонячних променів, виробляється електричний струм. Технічною мовою - сонячна панель є об'єднанням певної кількості фотоелементів, які є напівпровідниковими пристроями.

Види сонячних батарей

В даний час, завдяки розвитку технологій і постійно зростаючому інтересу до поновлюваних джерел енергії, промисловістю випускається велика кількість різноманітних видів сонячних панелей, які розрізняються по конструкції, використовуваних матеріалів, технічним характеристикам і ціною.

Основні види сонячних батарей:

• Виготовлені на основі кремнію.

Даний вид підрозділяється на:

1. Полікристалічні панелі;
2. Монокристалічні панелі;
3. Аморфні панелі.

• Виготовлені на основі плівкових матеріалів.

Даний вид підрозділяється на:

1. Виготовлені на основі телуриду кадмію;
2. Виготовлені на основі селеніду міді-індію;
3. Полімерні панелі;
4. Аморфні панелі.

Основу сонячних батарей, виготовлених на основі кремнію, становить, як видно з назви - кремній, який є поширеним матеріалом, який не потребує значних витрат при видобутку і володіє хорошими фізичними властивостями.

Монокристалічні батареї.

Для виготовлення батарей даного виду використовується очищений кремній, без присутності домішок. Візуально, монокристалічні панелі виглядають як стільники, які об'єднані між собою в єдину конструкцію. При виготовленні окремих сот, використовують монокристали, після затвердіння яких, їх ділять на тонкі пластини (до 300 мкм), які в подальшому з'єднуються електродної сіткою. Даний вид є дорогим варіантом сонячних батарей, але завдяки високому ККД (до 20%), проте користується попитом у споживачів.

Полікристалічні батареї.

При виготовленні батарей даного виду, для отримання полікристалів, кремнієвий склад, після його підготовки, охолоджується. Процес охолодження відбувається тривалий час. При виробництві даного виду панелей, витрачається менше, ніж при виготовленні монокристалічних пристроїв, кількість енергії, що відбивається на вартості даного виду. Полікристалічні панелі коштують дешевше, але мають менший ККД - до 18%.

Аморфні батареї.

Даний вид панелей можна віднести як до кремниевому типу, так і до плівкового, тому як обидва способи виготовлення, присутні у даного виду пристроїв.
Основу даних батарей виготовляють з кремневодорода (силана), який наноситься на підкладку батареї. Даний вид має ККД значно нижче, ніж у розглянутих вище пристроїв (до 5,0%), але в зв'язку з тим, що панелі даного виду, мають кращу здатність поглинання і здатні виробляти електричний струм навіть при відсутності прямих сонячних променів (похмура погода) , то також є затребувані на ринку подібних пристроїв.

Плівкові батареї на основі телуриду кадмію.

В основі даних пристроїв закладена здатність кадмію до високою світловою поглощаемости. ККД пристроїв даного виду становить 10%, вартість - нижче ніж у аналогів. З недоліків використання - отруйність кадмію.

Плівкові батареї на основі селеніду міді-індію.

При виготовленні даного виду пристроїв використовують мідь, індій і селен. ККД установок вище, ніж у батарей з телуриду кадмію і становить до 20%.

Полімерні сонячні батареї.

Основу пристроїв (плівку), виготовляють з поліфенілена, фурелленов, фталоцианина міді. Товщина плівки складає близько 100 нм. Недолік даного виду - низький ККД (близько 5%). До переваг можна віднести - низька вартість, відсутність вреднхй викидів в атмосферу і доступність комплектуючих, до того ж даний вид має еластичність.

Принцип роботи

Перш ніж описати принцип роботи сонячної батареї, необхідно звернути увагу на кілька основних моментів, це:

1. Сонячна батарея є пристроєм, що складається з певної кількості фотоелектричних елементів (перетворювачів), які поміщені в єдиний корпус і з'єднані між собою в певній послідовності.
2. Структура фотоелементів складається з двох шарів, які розрізняються за типом електричної провідності, це: «n» і «р» провідності.
3. Основою для виготовлення фотоелементів є кремній чи інший матеріал, що володіє здатністю поглинати світлові промені.
4. В шарі з «n» провідністю, до основи (кремнію або іншого матеріалу), доданий фосфор, в зв'язку з чим, при їх взаємодії, в шарі утворюється надлишок електронів з негативною полярністю.
5. В шарі з «р» провідністю, до основи доданий бор, в результаті їх взаємодії, в шарі утворюється недолік негативних зарядів, і як наслідок, утворюються «дірки».
6. Шари розташовуються між електродами з різною полярністю.

Робота сонячної панелі здійснюється наступним чином:

• На шар, заряджений негативно, потрапляє сонячне світло;
• Сонячні промені викликають активне утворення додаткових негативних зарядів і «дірок»;
• У зв'язку з тим, що в «pn» переході присутній електричне поле, то під його впливом відбувається поділ позитивно і негативно заряджених частинок;
• Позитивні частки направляються в верхній шар;
• Негативні частки - в нижній;
• З'являється різниця потенціалів між шарами, тобто утворюється постійна напруга.

Для будинку

Сонячні батареї, будучи основною складовою сонячних електростанцій, отримують все більш широке поширення серед власників приватних домоволодінь.
Сонячні електростанції, в залежності від їх потужності і географічного розташування, використовують як основне або резервне джерело електричної енергії.
В цьому випадку, при виборі потужності станції, і в якій якості вона буде працювати, не останню роль відіграють саме сонячні батареї.

Критеріями вибору сонячних батарей, при використанні для електропостачання будинку, є:

1. Потужність пристрою.
   Ця величина вимірюється в Ватт * год, і визначає здатність батареї до виробництва електричної енергії, при заданих умовах, в одиницю часу (годину роботи);
2. Габаритні розміри.
   Чим могутніше панель, тим вона більше за розмірами. Цей показник визначає здатність установки (монтажу) пристроїв, на тій чи іншій ділянці території або конструкцій.
3. ККД пристрою.
   Даний показник залежить від типу батареї, тим самим, при меншому ККД буде потрібно більшу кількість панелей, для створення необхідної потужності, але зросте ціна, і навпаки. Тому в кожному конкретному випадку необхідно прораховувати економічну доцільність того, або іншого типу батарей.
4. Терміни та умови експлуатації.
   Даний параметр закладається виробниками, тому слід уважно ознайомитися з рекомендаціями щодо встановлення та обслуговування пристроїв.
5. Вартість пристрою.
   Даний показник складається з усіх вище наведених. До того ж, на вартість впливає бренд виробника і популярність конкретної моделі на момент її придбання.

Як видно з наведених критеріїв вибору, в кожному конкретному випадку, вибір того, чи іншого пристрою здійснюється індивідуально.
В даний час, для комплектації сонячних електростанцій, що служать для електропостачання індивідуальних будинків, використовують різні сонячні батареї. У зв'язку з тим, що більшу частину ринку сонячних батарей, забезпечують виробники з Китаю, то саме на них слід орієнтуватися, при комплектації сонячних станцій.

Дуже популярною серед користувачів користується продукція компанії «TOPRAY Solar» (Китай), це:

• Сонячні батареї TopRaySolar TPS-FLEX, гнучкі, випускаються різної потужності;
• Сонячні батареї TopRaySolar типу «П», полікристалічні, випускаються різної потужності;
• Сонячні батареї TopRaySolar типу «М», монокристалічні, випускаються різної потужності.

Також популярністю користуються сонячні батареї компаній:

1. AXITEC GmbH, Німеччина;
2. JA Solar Holdings Co., Ltd, Китай;
3. Telecom-STV, Росія;
4. «Хевел», Росія.

Вибір, на ринку подібних товарів, досить великий, тому завжди є можливість вибрати потрібний пристрій, відповідно до критеріїв вибору і індивідуальних переваг.

Використання на дачі

Дача, це по своїй суті, той же будинок, з тією лише різницею, що на ній, можливо, людина проводить менше часу, і кількість встановлених приладів, які споживають електричну енергію, може бути трохи менше, ніж в житловому будинку.

Використання сонячних електростанцій для електропостачання дачі, є дуже зручним способом вирішення завдання забезпечення електрикою на нових та віддалених від стаціонарних електричний мереж, ділянках.

Критерії вибору сонячних батарей, в разі електропостачання дачі, аналогічні критеріям при виборі пристроїв для будинку. Різниця може бути лише в необхідної потужності і способу монтажу пристроїв.

Середні ціни

Вартість сонячних батарей - це один з критеріїв їх вибору.

Роздрібна ціна, для розглянутих вище моделей, що випускаються китайською компанією «TOPRAY Solar», і що реалізуються через спеціалізовані організації, становить:

• Сонячна батарея 60П - 3400,00 грн;
• Сонячна батарея 100П - 4980,00 грн;
• Сонячна батарея TopRaySolar TPS-FLEX-50W (50,0 Вт) - 6790,00 грн;
• Сонячна батарея TopRaySolar TPS-FLEX-80W (80,0 Вт) - 10410,00 грн;
• Сонячна батарея TopRaySolar TPS-FLEX-100W (100,0 Вт) - 12440,00 грн;
• Сонячна батарея TopRaySolar 100М (100,0 Вт) - 5210,00 грн;
• Сонячна батарея TopRaySolar TPS-FLEX-100W (100,0 Вт) - 12440,00 рублів.

Вартість аналогічних за технічними параметрами пристроїв, інших виробників, лежить в цьому ж ціновому діапазоні, тому завжди є можливість зробити свій, вибір, відповідно до індивідуальних побажань.

Де купити

Сонячна батарея (панель), це досить дорогий пристрій, до того ж, як правило необхідно купувати кілька панелей, тому найкращим місцем для придбання, є спеціалізовані організації, що займаються продажем сонячних електростанцій і комплектуючих до них.

У зв'язку з тим, як уже писалося вище, на ринку подібних пристроїв, велика кількість китайських виробів, то можна скористатися покупкою через інтернет. В цьому випадку необхідно використовуючи той же інтернет, вивчити відгуки про, що здобувається пристрої, а також відгуки про компанії, яка його поставляє.

У російських і європейських компаній, є представництва в різних містах нашої країни, можна скористатися їх послугами, попередньо, так само, як і при придбанні через інтернет, ознайомившись з відгуками про вибраному пристрої.

Сонячна батарея для опалення будинку

Сонячні батареї бувають декількох видів, конструкцій і принципу дії. Якщо розглядати питання про використання сонячних батарей для опалення будинку, то варіант використання панелей, які працюють на фотоелементах, не вирішить в повній мірі, поставлену задачу. Це визначається кількістю вироблюваної електричної потужності. Якщо до фотоелектричним панелям підключити електричні ТЕНи, службовці для нагріву теплоносія в системі опалення житлового будинку, то потужності для інших споживачів, буде явно не вистачати.

Якщо, як сонячної батареї, що працює для опалення будинку, застосувати сонячний колектор, то таке завдання буде повністю вирішена. В цьому випадку сонячні промені нагрівають теплоносій, циркулює в системі опалення, за рахунок чого і відбувається нагрівання приміщень будинку.

Як зробити своїми руками з підручних засобів

При бажанні, наявності вільного часу і мінімальних знань в електротехніці, можна виготовити сонячну батарею з підручних засобів.
Варіантів може бути безліч, все залежить від наявних матеріалів, «багажу» знань і навичок.

Подібні пристрої можна виготовити:

1. З використаних раніше транзисторів (електронних пристроїв).
   У цьому випадку, у транзисторів відрізаються кришки і самі транзистори з'єднуються послідовно. При попаданні сонячних променів на внутрішні площини, що володіють «pn» переходом, всередині їх утворюється електричний струм. Транзистори поміщаються в окремий корпус, до кінців припаиваются висновки - сонячна батарея готова.
2. З діодів.
   Для виготовлення, з цих електронних приладів, потрібно їх велику кількість, а також електронна плата, яка використовується в якості підкладки. Верхня частина діодів зрізається, кристал дістається з корпусу приладу (виконується нагрівання і витяг з корпусу). Витягнуті кристали кріпляться на платі методом пайки в окремі блоки. З'єднання виконується послідовно, для досягнення необхідних значень напруги. Зібрані блоки з'єднуються між собою паралельно.
3. З мідного листа.
   Мідний лист очищається, після чого нагрівається, для цього використовується відкритий вогонь, електричний ТЕН або інше джерело тепла. В процесі нагрівання мідь чорніє, нагрів триває ще деякий час, після чого лист повільно остигає. З даної листа вирізається електрод, такого розміру, щоб помістився в підготовлену заздалегідь ємність, це може бути пластикова пляшка, каністра з відрізаним верхом чи інша ємність, але головна умова - виготовлена ​​з матеріалу, що не проводить електричний струм. З іншого листа міді, не піддавався нагріванню, вирізається другий електрод, за розмірами аналогічний першому. Електроди поміщаються в підготовлену ємність, і кріпляться до її стінок, до них приєднуються провідники. Пластини не повинні торкатися один одного. Чистий мідний лист - це позитивний полюс, лист піддавався нагріванню - це негативний полюс. У ємність наливається вода, в якій розчинена кам'яна сіль, пристрій встановлюється на сонячне світло - батарея готова.
4. З фотоелементів заводського виробництва.
   У цьому випадку спочатку фотоелементи збираються в певній послідовності на підкладці. Виготовляється корпус, в який поміщаються зібрані фотоелементи, корпус герметизується. Батарея готова.

Недоліки та гідності

Недоліків використання сонячних батарей менше, ніж їх достоїнств, тому необхідно почати з них.

До негативних властивостей сонячних батарей відносяться:

• Висока вартість всього комплекту обладнання;
• Низький ККД пристроїв, що призводить до збільшення кількості батарей, і як наслідок подорожчання і потреби в значній площі під монтаж;
• Залежність від погодних, кліматичних і географічних умов.

Позитивних моментів більше, це:

• Сонячна енергія - це відновлювальна і невичерпна енергія;
• Екологічна безпека процесу виробництва електричної енергії;
• Відсутність шуму і інших подразників, при роботі сонячних електростанцій;
• Тривалі терміни експлуатації обладнання і тривалі міжремонтні цикли;
• Можливість створити автономну системи електропостачання, незалежно від енергопостачальних організацій;
• Можливість збільшення потужностей, без зупинки роботи вже змонтованих;
• Можливість отримання не тільки електричної, але також і теплової енергії, використовуючи аналогічні вихідні параметри.