Fyzici z Ruska zlepšili účinnosť solárnych panelov o 20 %

Vzťah medzi efektívnosťou a materiálmi a technológiami

Ako fungujú solárne panely? Na základe vlastností polovodičov. Svetlo, ktoré na ne dopadá, spôsobuje vyraďovanie častíc elektrónov umiestnených na vonkajšej dráhe atómov. Veľké množstvo elektrónov vytvára potenciál elektrického prúdu - v podmienkach uzavretého obvodu.

Na zabezpečenie normálneho indikátora napájania jeden modul nebude stačiť. Čím viac panelov, tým efektívnejšia je prevádzka radiátorov, ktoré dávajú elektrinu do batérií, kde sa bude hromadiť.Práve z tohto dôvodu je účinnosť solárnych panelov závislá aj od počtu inštalovaných modulov. Čím viac ich je, tým viac slnečnej energie absorbujú a ich výkonový index je rádovo vyšší.

Dá sa zlepšiť účinnosť batérie? Takéto pokusy urobili ich tvorcovia a nie raz. Východiskom môže byť v budúcnosti výroba prvkov pozostávajúcich z viacerých materiálov a ich vrstiev. Materiály sú sledované takým spôsobom, že moduly môžu absorbovať rôzne druhy energie.

Ak napríklad jedna látka pracuje s UV spektrom a druhá s infračerveným spektrom, účinnosť solárnych článkov sa výrazne zvyšuje. Ak uvažujete na úrovni teórie, potom najvyššia účinnosť môže byť ukazovateľom asi 90%.

Taktiež typ kremíka má veľký vplyv na účinnosť akéhokoľvek solárneho systému. Jeho atómy je možné získať niekoľkými spôsobmi a všetky panely sú na základe toho rozdelené do troch odrôd:

• monokryštály;
• polykryštály;
• prvky amorfného kremíka.

Solárne články sa vyrábajú z monokryštálov, ktorých účinnosť je asi 20%. Sú drahé, pretože sú najefektívnejšie. Polykryštály sú oveľa lacnejšie, pretože v tomto prípade kvalita ich práce priamo závisí od čistoty kremíka použitého pri ich výrobe.

Prvky na báze amorfného kremíka sa stali základom pre výrobu tenkovrstvových flexibilných solárnych panelov. Technológia ich výroby je oveľa jednoduchšia, náklady sú nižšie, ale účinnosť je nižšia - nie viac ako 6%. Rýchlo sa opotrebúvajú. Pre zlepšenie ich životnosti sa do nich preto pridáva selén, gálium, indium.

Použitie

Prenosná elektronika

Na zabezpečenie elektriny a/alebo dobitie batérií rôznej spotrebnej elektroniky – kalkulačky, prehrávače, baterky atď.

Energetické zásobovanie budov

Solárna batéria na streche domu

Veľkorozmerné solárne články, podobne ako solárne kolektory, sú široko používané v tropických a subtropických oblastiach s veľkým počtom slnečných dní. Obzvlášť populárne v stredomorských krajinách, kde sú umiestnené na strechách domov.

Nové španielske domy sú vybavené solárnymi ohrievačmi vody od marca 2007, aby zabezpečili 30 % až 70 % ich potreby teplej vody, v závislosti od polohy domu a očakávanej spotreby vody. Nebytové budovy (obchodné centrá, nemocnice a pod.) musia mať fotovoltické zariadenia.

V súčasnosti vyvoláva prechod na solárne panely medzi ľuďmi veľa kritiky. Je to spôsobené nárastom cien elektriny, neporiadkom prírodnej krajiny. Odporcovia prechodu solárne panely sú za to kritizované prechod, ako vlastníci domov a pozemkov na ktorých inštalované solárne panely a veterné elektrárne, dostávajú dotácie od štátu, kým bežní nájomníci nie. Nemecké spolkové ministerstvo hospodárstva v tejto súvislosti vypracovalo návrh zákona, ktorý umožní v blízkej budúcnosti zaviesť výhody pre nájomníkov bývajúcich v domoch, ktoré sú zásobované energiou z fotovoltaických zariadení alebo blokových tepelných elektrární. Spolu s vyplácaním dotácií vlastníkom domov využívajúcich alternatívne zdroje energie sa plánuje vyplácanie dotácií nájomníkom bývajúcim v týchto domoch.

Použitie vo vesmíre

Solárne panely sú jedným z hlavných spôsobov výroby elektrickej energie na kozmických lodiach: fungujú dlhodobo bez spotreby akýchkoľvek materiálov a zároveň sú na rozdiel od jadrových a rádioizotopových zdrojov energie šetrné k životnému prostrediu.

Pri lete vo veľkej vzdialenosti od Slnka (za obežnou dráhou Marsu) sa však ich použitie stáva problematickým, keďže tok slnečnej energie je nepriamo úmerný druhej mocnine vzdialenosti od Slnka. Pri lietaní na Venušu a Merkúr sa naopak výrazne zvyšuje výkon solárnych batérií (v oblasti Venuše 2-krát, v oblasti Merkúru 6-krát).

Použitie v medicíne

Juhokórejskí vedci vyvinuli podkožný solárny článok. Miniatúrny zdroj energie môže byť implantovaný pod kožu človeka, aby sa zabezpečila hladká prevádzka zariadení implantovaných do tela, ako je napríklad kardiostimulátor. Takáto batéria je 15-krát tenšia ako vlas a možno ju dobíjať, aj keď sa na pokožku nanesie opaľovací krém.

Čo je efektívnosť

Účinnosť batérie je teda množstvo potenciálu, ktorý skutočne generuje, vyjadrené v percentách. Na jej výpočet je potrebné vydeliť výkon elektrickej energie výkonom slnečnej energie dopadajúcej na povrch solárnych panelov.

Teraz je toto číslo v rozmedzí od 12 do 25%. Aj keď v praxi vzhľadom na počasie a klimatické podmienky nestúpa nad 15. Dôvodom sú materiály, z ktorých sú solárne batérie vyrobené. Kremík, ktorý je hlavnou „surovinou“ na ich výrobu, nemá schopnosť pohlcovať UV spektrum a dokáže pracovať len s infračerveným žiarením.Žiaľ, týmto nedostatkom plytváme energiou UV spektra a nevyužívame ju.

Vplyv rôznych faktorov na výkon.

Zvyšovanie účinnosti solárnych modulov je bolesťou hlavy pre všetkých výskumníkov pracujúcich týmto smerom. K dnešnému dňu je účinnosť takýchto zariadení v rozmedzí od 15 do 25%. Percento je veľmi nízke. Solárne batérie sú mimoriadne náladové zariadenie, ktorého stabilná prevádzka závisí od mnohých dôvodov.

Medzi hlavné faktory, ktoré môžu ovplyvniť výkon dvoma spôsobmi, patria:

• Základný materiál pre solárne články. Najslabšie sú v tomto smere polykryštalické solárne panely s účinnosťou až 15 %. Za perspektívne možno považovať moduly na báze india-gália alebo kadmia-telúru, ktoré dosahujú až 20 % produktivity.
• Orientácia solárneho prijímača. V ideálnom prípade by mali solárne panely svojou pracovnou plochou smerovať k slnku v pravom uhle. V tejto polohe by mali byť čo najdlhšie. Na predĺženie trvania správneho umiestnenia modulov v oblasti slnka majú drahšie náprotivky vo svojom arzenáli zariadenie na sledovanie slnka, ktoré otáča batérie podľa pohybu hviezdy.
• Prehrievanie inštalácií. Zvýšené teploty majú negatívny vplyv na výrobu elektrickej energie, preto je pri montáži potrebné zabezpečiť dostatočné vetranie a chladenie panelov. To sa dosiahne inštaláciou vetranej medzery medzi panel a inštalačný povrch.
• Tieň, ktorý vrhá akýkoľvek objekt, môže výrazne pokaziť efektivitu celého systému.

Po splnení všetkých požiadaviek a ak je to možné, nainštalovaní panelov v správnej polohe, môžete získať solárne panely s vysokou účinnosťou. Je vysoká, nie maximálna. Faktom je, že vypočítaná alebo teoretická účinnosť je hodnota odvodená v laboratórnych podmienkach s priemernými parametrami pre denné hodiny a počet zamračených dní.

V praxi bude samozrejme percento účinnosti nižšie.

Vyzdvihnutie solárnej energie batérie pre váš domov, je lepšie zamerať sa na spodnú hranicu výkonu, ako na hornú. Výberom solárnych modulov a všetkých komponentov vhodných pre danú úlohu týmto spôsobom si môžete byť istí, že kapacita inštalovanej inštalácie je dostatočná. Výberom nižšieho limitu výkonu vo výpočtoch môžete ušetriť na nákupe ďalších panelov, ktoré sa kupujú na zaistenie v prípade nedostatku energie.

Povzbudzovanie perspektív rozvoja.

K dnešnému dňu patrí absolútny rekord účinnosti solárnej energie americkým vývojárom a je 42,8 %. Táto hodnota je o 2 % vyššia ako predchádzajúci rekord z roku 2010. Rekordné množstvo energie bolo dosiahnuté vylepšením solárneho článku vyrobeného z kryštalického kremíka. Jedinečnosťou takejto štúdie je skutočnosť, že všetky merania boli vykonávané výlučne v pracovných podmienkach, teda nie v laboratórnych a skleníkových priestoroch, ale na reálnych miestach navrhovanej inštalácie.

Popri všetkých rovnakých technických laboratóriách sa práca na zvýšení posledného rekordu nezastavuje. Ďalším cieľom vývojárov je hranica účinnosti solárnych modulov na 50 %.Ľudstvo sa každým dňom približuje k momentu, keď slnečná energia úplne nahradí škodlivé a drahé v súčasnosti používané zdroje energie a vyrovná sa takým gigantom, akými sú vodné elektrárne.

Účinnosť rôznych typov solárnych panelov

Všetky moderné solárne články fungujú na základe fyzikálnych vlastností polovodičov. Fotóny slnečného svetla dopadajúce na fotovoltaické panely vyraďujú elektróny z vonkajších obežných dráh atómov. V dôsledku toho začína ich pohyb, čo vedie k vzniku elektrického prúdu.

Jednotlivé panely nedokážu poskytnúť normálnu energiu, preto sú v určitých množstvách pripojené k bežnej solárnej batérii. Čím viac fotovoltických článkov je v systéme zapojených, tým vyšší bude výkon elektrickej energie.

Keď poznáte princíp panelov, môžete určiť ich účinnosť. Teoreticky je definícia účinnosti množstvo vyrobenej elektriny delené množstvom energie zo slnečných lúčov dopadajúcich na daný panel. Teoreticky sú moderné systémy schopné dodať až 25 %, ale v skutočnosti toto číslo nie je väčšie ako 15 %. Veľa závisí od materiálu, z ktorého sú panely vyrobené. Napríklad široko používaný kremík je schopný absorbovať iba infračervené lúče a energia ultrafialových lúčov nie je vnímaná a je plytvaná.

V súčasnosti sa pracuje na vytvorení viacvrstvových panelov, čo umožňuje vyrábať solárne panely s vysokou účinnosťou. Ich dizajn zahŕňa rôzne materiály umiestnené v niekoľkých vrstvách. Sú vyberané tak, aby boli schopné zachytiť všetky hlavné energetické kvantá.To znamená, že každá vrstva určitého materiálu je schopná absorbovať jeden z typov energie.

Teoreticky sa účinnosť takýchto zariadení môže zvýšiť až na 87%, ale v praxi je technológia výroby takýchto panelov dosť komplikovaná. Navyše, ich cena je oveľa vyššia v porovnaní so štandardnými solárnymi systémami.

Účinnosť solárneho článku do značnej miery závisí od typu kremíka použitého v solárnych článkoch. Všetky panely založené na tomto materiáli sú rozdelené do troch typov:

• Monokryštalický, s účinnosťou 10-15%. Sú považované za najúčinnejšie a ich cena je výrazne vyššia ako u iných zariadení.
• Polykryštalické majú nižšie sadzby, ale ich cena za watt je oveľa nižšia. Pri použití vysokokvalitných materiálov sú tieto panely niekedy účinnejšie ako monokryštály.
• Flexibilné tenkovrstvové panely na báze amorfného kremíka. Vyznačujú sa jednoduchou výrobou a nízkymi nákladmi. Účinnosť týchto zariadení je však veľmi nízka, okolo 5-6%. Postupne sa počas prevádzky ich výkon znižuje, produktivita sa znižuje.

klady

1. Vďaka tomu, že v paneloch nie sú žiadne pohyblivé časti a prvky, je zvýšená odolnosť. Výrobcovia garantujú životnosť 25 rokov.
2. Ak budete dodržiavať všetky pravidlá bežnej údržby a prevádzky, prevádzka takýchto systémov sa zvyšuje na 50 rokov. Údržba je celkom jednoduchá - včas očistite fotobunky od prachu, snehu a iných prírodných nečistôt.
3. Práve životnosť systému je určujúcim faktorom pri kúpe a montáži panelov. Po zaplatení všetkých nákladov bude vyrobená elektrina zadarmo.

Najdôležitejšou prekážkou rozšíreného používania takýchto systémov je ich vysoká cena. Pri nízkej účinnosti solárnych panelov v domácnostiach existujú vážne pochybnosti o ekonomickej potrebe tohto konkrétneho spôsobu výroby elektriny.

Ale opäť je potrebné rozumne zhodnotiť schopnosti týchto systémov a na základe toho vypočítať očakávanú návratnosť. Tradičnú elektrinu nebude možné úplne nahradiť, ale je celkom možné ušetriť peniaze použitím solárnych systémov.

Okrem toho je ťažké nevšimnúť si také výhody, ako sú:

• Získanie elektriny v najodľahlejších oblastiach od civilizácie;
• autonómia;
• Nehlučnosť.

Nevýhody solárnej energie

• Potreba používať veľké plochy;
• Solárna elektráreň nefunguje v noci a nepracuje efektívne vo večernom šere, pričom vrchol spotreby energie nastáva práve vo večerných hodinách;
• Napriek environmentálnej čistote prijatej energie, samotné solárne články obsahujú toxické látky, ako je olovo, kadmium, gálium, arzén atď.

Solárne elektrárne sú kritizované kvôli vysokým nákladom, ako aj nízkej stabilite komplexných halogenidov olova a toxicite týchto zlúčenín. V súčasnosti prebieha aktívny vývoj bezolovnatých polovodičov pre solárne články, napríklad na báze bizmutu a antimónu.

Kvôli nízkej účinnosti, ktorá dosahuje prinajlepšom 20 percent, sa solárne panely veľmi zahrievajú. Zvyšných 80 percent slnečnej energie Svetlo ohrieva solárne panely až priemerná teplota okolo 55°C. OD zvýšenie teploty fotovoltaického článku o 1°, jeho účinnosť klesá o 0,5%.Táto závislosť je nelineárna a zvýšenie teploty prvku o 10° vedie k zníženiu účinnosti takmer o faktor dva. Aktívne prvky chladiacich systémov (ventilátory alebo čerpadlá) čerpajúce chladivo spotrebúvajú značné množstvo energie, vyžadujú pravidelnú údržbu a znižujú spoľahlivosť celého systému. Pasívne chladiace systémy majú veľmi nízky výkon a nedokážu sa vyrovnať s úlohou chladenia solárnych panelov.

Výpočet výkonu

Využitie slnečnej energie a ekonomická racionalita takýchto konceptov určujú efektívnosť všetkých typy systémov solárnych panelov. V prvom rade sa berú do úvahy náklady na transformáciu. slnečnú energiu na elektrinu.

Ako ziskové a efektívne sú takéto systémy určené faktormi, ako sú:

• Typ solárnych panelov a súvisiaceho vybavenia;
• Účinnosť fotobuniek a ich cena;
• Klimatické podmienky. Rôzne regióny majú rôznu slnečnú aktivitu. Ovplyvňuje to aj dobu návratnosti.

Ako si vybrať správny výkon

Pred kúpou panelov musíte vedieť, aká môže byť požadovaná účinnosť solárnej batérie.

Ak je vaša domáca spotreba napríklad 100 kW/mesiac (podľa elektromera), potom je vhodné, aby solárne články vyrábali rovnaké množstvo.

Rozhodol o tomto. Poďme ďalej.

Je jasné, že solárna stanica funguje iba počas dňa. Okrem toho bude výkon na štítku dosiahnutý pri jasnej oblohe. Špičkový výkon je navyše možné dosiahnuť za podmienky, že na povrch dopadajú slnečné lúče. v pravom uhle.

So zmenou polohy slnka sa mení aj uhol panelu.Preto pri veľkých uhloch bude pozorovaný výrazný pokles výkonu. Toto je len za jasného dňa. Pri zamračenom počasí je možné zaručiť 15- až 20-násobný pokles výkonu. Aj malý oblak alebo opar spôsobí 2- až 3-násobný pokles výkonu

Aj toto treba brať do úvahy

Teraz - ako vypočítať prevádzkovú dobu panelov?

Prevádzková doba, počas ktorej môžu batérie efektívne fungovať na takmer plnú kapacitu, je približne 7 hodín. Od 9:00 do 16:00 hod. V lete je viac denných hodín, ale výroba elektriny ráno a večer je veľmi malá - v rozmedzí 20–30%. Zvyšok, to je 70 %, bude generovaný opäť počas dňa od 9. do 16. hodiny.

Ukazuje sa teda, že ak majú panely menovitý výkon 1 kW, tak v lete sú najslnečnejšie za deň vygeneruje 7 kW/h elektriny. Za predpokladu, že budú pracovať od 9 do 16 hodín denne. To znamená, že to bude predstavovať 210 kWh elektriny mesačne!

Toto je panelová súprava. A jedna zásuvka s výkonom len 100 wattov? Za deň to dá 700 wattov / hodinu. 21 kW za mesiac.

Ako zabezpečiť, aby váš solárny panel fungoval čo najefektívnejšie

Výkon každého solárneho systému závisí od:

• indikátory teploty;
• uhol dopadu slnečných lúčov;
• stav povrchu (musí byť vždy čistý);
• poveternostné podmienky;
• prítomnosť alebo neprítomnosť tieňa.

Optimálny uhol dopadu slnečných lúčov na panel je 90°, teda priamka. Existujú už solárne systémy vybavené unikátnymi zariadeniami. Umožňujú sledovať polohu hviezdy vo vesmíre. Pri zmene polohy Slnka voči Zemi sa mení aj uhol sklonu slnečnej sústavy.

Neustále zahrievanie prvkov tiež nemá najlepší vplyv na ich výkon. Pri premene energie dochádza k jej vážnym stratám. Preto medzi solárnym systémom a povrchom, na ktorom je namontovaný, musí byť vždy ponechaný malý priestor. Prúdy vzduchu v ňom prechádzajúce budú slúžiť ako prirodzený spôsob ochladzovania.

Čistota solárnych panelov je tiež dôležitým faktorom ovplyvňujúcim ich účinnosť. Ak sú silne znečistené, zbierajú menej svetla, čo znamená, že sa znižuje ich účinnosť.

Veľkú úlohu zohráva aj správna inštalácia. Pri montáži systému je nemožné, aby naň padal tieň. Najlepšia strana, na ktorú sa odporúčajú inštalovať, je juh.

Pokiaľ ide o poveternostné podmienky, môžeme zároveň odpovedať na obľúbenú otázku, či solárne panely fungujú aj v zamračenom počasí. Ich práca samozrejme pokračuje, pretože elektromagnetické žiarenie vychádzajúce zo Slnka dopadá na Zem v každom ročnom období. Samozrejme, výkon panelov (COP) bude výrazne nižší, najmä v regiónoch s množstvom daždivých a zamračených dní v roku. Inými slovami, budú vyrábať elektrinu, ale v oveľa menšom množstve ako v regiónoch so slnečným a horúcim podnebím.

Faktory ovplyvňujúce účinnosť solárnych článkov

Vlastnosti štruktúry fotobuniek spôsobujú pokles výkonu panelov so zvyšujúcou sa teplotou.

Čiastočné zatemnenie panelu spôsobí pokles výstupného napätia v dôsledku strát v neosvetlenom prvku, ktorý začne pôsobiť ako parazitná záťaž. Táto nevýhoda môže byť eliminovaná inštaláciou bypassu na každú fotobunku panelu.V zamračenom počasí, pri absencii priameho slnečného žiarenia, sa panely, ktoré používajú šošovky na koncentrovanie žiarenia, stávajú extrémne neefektívne, pretože účinok šošoviek zmizne.

Z výkonovej krivky fotovoltaického panelu je vidieť, že pre dosiahnutie čo najväčšej účinnosti je potrebný správny výber záťažového odporu. Na to sa fotovoltické panely nepripájajú priamo k záťaži, ale využívajú ovládač riadenia fotovoltaického systému, ktorý zabezpečuje optimálnu prevádzku panelov.

Ako funguje solárna batéria?

Všetky moderné solárne články fungujú vďaka objavu, ktorý v roku 1839 urobil fyzik Alexandre Becquerel – samotný princíp fungovania polovodičov.

Ak sa kremíkové fotočlánky na hornej doske zahrejú, potom sa uvoľnia atómy kremíkového polovodiča. Snažia sa zachytiť atómy spodnej platne. V úplnom súlade s fyzikálnymi zákonmi sa elektróny spodnej dosky musia vrátiť do pôvodného stavu. Tieto elektróny sa otvárajú jedným spôsobom - cez drôty. Uložená energia sa prenáša do batérií a vracia sa späť do hornej kremíkovej dosky.

Príbeh

V roku 1842 objavil Alexandre-Edmond Becquerel efekt premeny svetla na elektrinu. Charles Fritts začal používať selén na premenu svetla na elektrinu. Prvé prototypy solárnych článkov vytvoril taliansky fotochemik Giacomo Luigi Chamichan.

25. marca 1948 Bell Laboratories oznámili vytvorenie prvých solárnych článkov na báze kremíka na výrobu elektrického prúdu. Tento objav urobili traja zamestnanci spoločnosti – Calvin Souther Fuller, Daryl Chapin a Gerald Pearson. Už o 4 roky neskôr, 17. marca 1958, bola v USA vypustená družica využívajúca solárne panely Avangard-1. 15. mája 1958 bola v ZSSR vypustená aj družica využívajúca solárne panely Sputnik-3.

To je zaujímavé: V Nemecku postavili najvyššie veterná farma na svete

Ako rýchlo sa solárne panely splatia?

Náklady na solárne panely sú dnes pomerne vysoké. A vzhľadom na malú hodnotu účinnosti panelov je otázka ich návratnosti veľmi dôležitá. Životnosť batérií napájaných solárnou energiou je cca 25 rokov a viac. O tom, čo spôsobilo takú dlhú životnosť, si povieme o niečo neskôr, ale zatiaľ sa dozvieme vyššie uvedenú otázku.

Doba návratnosti je ovplyvnená:

• Vybraný typ zariadenia. Jednovrstvové solárne články majú v porovnaní s viacvrstvovými nižšiu účinnosť, ale aj oveľa nižšiu cenu.
• Geografická poloha, to znamená, že čím viac slnečného svetla vo vašej oblasti, tým rýchlejšie sa nainštalovaný modul vyplatí.
• Náklady na vybavenie. Čím viac peňazí ste minuli na nákup a inštaláciu prvkov, ktoré tvoria systém na úsporu solárnej energie, tým dlhšia bude doba návratnosti.
• Náklady na energetické zdroje vo vašom regióne.

Priemerná doba návratnosti pre krajiny južnej Európy je 1,5-2 rokov, pre krajiny strednej Európy - 2,5-3,5 roka av Rusku je doba návratnosti približne 2-5 rokov.V blízkej budúcnosti sa účinnosť solárnych panelov výrazne zvýši, je to spôsobené vývojom pokročilejších technológií, ktoré zvyšujú účinnosť a znižujú náklady na panely. A v dôsledku toho sa skráti aj obdobie, počas ktorého sa systém úspory energie na solárnu energiu vyplatí.

Najnovší vývoj, ktorý zvyšuje efektivitu

Takmer každý deň vedci na celom svete oznamujú vývoj novej metódy na zvýšenie účinnosti solárnych modulov. Poďme sa zoznámiť s tými najzaujímavejšími z nich. Minulý rok Sharp predstavil verejnosti solárny článok s účinnosťou 43,5 %. Tento údaj sa im podarilo dosiahnuť inštaláciou šošovky na zaostrenie energie priamo v prvku.

Za Sharpom nezaostávajú ani nemeckí fyzici. V júni 2013 predstavili svoj solárny článok s plochou iba 5,2 metrov štvorcových. mm, pozostávajúce zo 4 vrstiev polovodičových prvkov. Táto technológia umožnila dosiahnuť účinnosť 44,7 %. Maximálna účinnosť sa v tomto prípade dosiahne aj zaostrením konkávneho zrkadla.

V októbri 2013 boli zverejnené výsledky práce vedcov zo Stanfordu. Vyvinuli nový tepelne odolný kompozit schopný zvýšiť výkon fotovoltaických článkov. Teoretická hodnota účinnosti je asi 80 %. Ako sme písali vyššie, polovodiče, medzi ktoré patrí aj kremík, sú schopné pohlcovať len IR žiarenie. Takže pôsobenie nového kompozitného materiálu je zamerané na premenu vysokofrekvenčného žiarenia na infračervené.

Ďalší boli anglickí vedci. Vyvinuli technológiu schopnú zvýšiť účinnosť článkov o 22 %.Navrhli umiestniť hliníkové nanošpice na hladký povrch tenkovrstvových panelov. Tento kov bol vybraný kvôli tomu, že slnečné svetlo nepohlcuje, ale naopak rozptyľuje. V dôsledku toho sa zvyšuje množstvo absorbovanej slnečnej energie. Preto zvýšenie výkonu solárnej batérie.

Tu sú uvedené len hlavné vývojové trendy, ale záležitosť sa neobmedzuje len na ne. Vedci bojujú o každú desatinu percenta a zatiaľ sa im to darí. Dúfajme, že v blízkej budúcnosti bude účinnosť solárnych panelov na správnej úrovni. Koniec koncov, potom bude prínos z používania panelov maximálny.

Článok pripravila Abdullina Regina

Moskva už používa nové technológie na osvetlenie ulíc a parkov, myslím, že tam bola vypočítaná ekonomická efektívnosť:

Typy solárnych fotočlánkov a ich účinnosť

Prevádzka solárnych panelov je založená na vlastnostiach polovodičových prvkov. Slnečné svetlo dopadajúce na fotovoltaické panely vyraďuje elektróny z vonkajšej obežnej dráhy atómov pomocou fotónov. Výsledný veľký počet elektrónov poskytuje elektrický prúd v uzavretom okruhu. Jeden alebo dva panely na bežné napájanie nestačia. Preto sa niekoľko kusov spája do solárnych panelov. Na získanie potrebného napätia a výkonu sú zapojené paralelne a sériovo. Väčší počet solárnych článkov poskytuje väčšiu plochu na absorbovanie slnečnej energie a produkuje viac energie.

Fotobunky

Jedným zo spôsobov, ako zlepšiť efektivitu, je vytvorenie viacvrstvových panelov. Takéto štruktúry pozostávajú zo súboru materiálov usporiadaných vo vrstvách. Výber materiálov prebieha tak, že sa zachytávajú kvantá rôznych energií.Vrstva s jedným materiálom pohlcuje jeden druh energie, s druhým druhým atď. Vďaka tomu je možné vytvárať solárne panely s vysokou účinnosťou. Teoreticky môžu takéto sendvičové panely poskytnúť Účinnosť až 87 percent. Ale to je teoreticky, ale v praxi je výroba takýchto modulov problematická. Navyše sú veľmi drahé.

Účinnosť solárnych systémov je ovplyvnená aj typom kremíka použitého v solárnych článkoch. V závislosti od výroby atómu kremíka ich možno rozdeliť do 3 typov:

• monokryštalický;
• polykryštalické;
• Panely z amorfného kremíka.

Solárne články vyrobené z monokryštálového kremíka majú účinnosť 10-15 percent. Sú najefektívnejšie a najdrahšie. Modely z polykryštalického kremíka majú najlacnejší watt elektriny. Veľa závisí od čistoty materiálov a v niektorých prípadoch môžu byť polykryštalické prvky účinnejšie ako monokryštály.

Panel z amorfného kremíka