Производство солнечных батарей в россии: технология, оборудование, стартовый капитал

Перспективы использования

Солнечная энергия является источником энергии ветра, воды, тепла морей, биомассы, а также причиной образования на протяжении тысячелетий торфа, бурого и каменного угля, нефти и природного газа, однако эта опосредованная энергия и накопленная в течение тысяч и миллионов лет. Энергию Солнца можно использовать и непосредственно, как источник электроэнергии и тепла. Для этого нужно создать устройства, которые концентрируют энергию Солнца на малых площадях и в малых объемах.

Общее количество солнечной энергии, которую поглощает атмосфера, поверхность суши и океана составляет примерно 3 850 000  (ЭДж) в год. За один час, это дает больше энергии, чем весь мир использовал за целый 2002 год. Фотосинтез забирает около 3 000 ЭДж в год на производство биомассы. Количество солнечной энергии, которая достигает поверхность земли такая большая, что за год она примерно вдвое превзойдет всю энергию, которую потенциально можно выработать со всех невозобновляемых источников: угля, нефти, урановых руд.

«‘Годовое поступление солнечного излучения и потребления энергии человеком»‘1
Солнце 3 850 000
ветер 2 250
Потенциал биомассы ~200
Мировое потребление энергии2 539
Электроэнергия2 ~67
1 Энергию подано в эксаджоулях 1 ЭДж = 1018Дж = 278 ТВт/ч 2 Потребления по состоянию на 2010 год

Количество солнечной энергии, которую потенциально может использовать человек, отличается от количества энергии, которое находится вблизи земной поверхности. Такие факторы как смена дня и ночи, облачность и доступная поверхность суши уменьшают количество энергии, пригодной для использования.

Географическое положение влияет на энергетический потенциал, поскольку ближе к экватора области принимают большее количество солнечного излучения. Однако, использование устройств на фотовольтації, которые могут изменять свою ориентацию в соответствии с положением Солнца на небосклоне, может значительно повышать потенциал солнечной энергии в отдалённых от экватора областях.

Доступность земель значительно влияет на возможную добычу энергии, поскольку солнечные панели можно устанавливать лишь на землях, которые для этого подходят и не используются для других целей. Например, подходящим местом для установки панелей стали крыши.

Солнечные системы делятся на активные и пассивные, в зависимости от способа впитать солнечную энергию, ее переработать и распределить.

Активные солнечные технологии используют фотовольтаику, концентрированную солнечную энергию (англ.), солнечные коллекторы, насосы и вентиляторы, чтобы превратить солнечное излучение в полезный выход энергии. Среди пассивных солнечных технологий: использование материалов с благоприятными тепловыми характеристиками, дизайн помещений с естественной циркуляцией воздуха и выгодное расположение зданий относительно положения Солнца. Активные солнечные технологии повышают энергоснабжения, тогда как пассивные уменьшают потребность в дополнительных источниках энергии.

2000 года Программа развития ООН, Департамент по экономическим и социальным вопросам ООН и Мировой энергетический совет опубликовали оценку потенциала солнечной энергии, которую человечество может добывать, приняв во внимание такие факторы, как инсоляция, облачность и доступна для использования поверхность суши. Оценка показала, что глобальный потенциал солнечной энергии составляет 1,575–49,837 ЭДж на год «(см

таблицу ниже)».

Годовой потенциал солнечной энергии по регионам (ЭДж)
Регион Северная Америка Латинская Америка и Карибы Западная Европа Центральная и Восточная Европа Страны бывшего Советского Союза Ближний Восток и Северная Африка Sub-Saharan Африка Pacific Asia Южная Азия Centrally planned Asia Pacific OECD
Минимум 181,1 112,6 25,1 4,5 199,3 412,4 371,9 41,0 38,8 115,5 72,6
Максимум 7 410 3 385 914 154 8 655 11 060 9 528 994 1 339 4 135 2 263

В это время работают нагревательные устройства, которые аккумулируют энергию Солнца, а также опытные образцы электродвигателей и автомобилей, которые используют энергию Солнца.

Солнечная энергия, как полагают, к концу века может составить не более 1 % от общего количества используемой энергии. Еще в 1870 году в Чили было построено солнечный опреснитель морской воды, который производил до 30 т пресной воды в сутки и работал более 40 лет. Благодаря применению гетеропереходов коэффициент полезного действия солнечных батарей уже достигает 25 %. Налажено производство солнечных батарей в виде длинной поликристаллической кремниевой ленты, которые имеют КПД более 10 %.

Где используются

Все рассмотренные варианты можно устанавливать в частном секторе, чтобы получать электроэнергию от солнца и сэкономить на энергоресурсах или даже добиться полной автономности. Что касается использования, нужно учесть несколько простых рекомендаций:

Монокристаллические и поликристаллические варианты лучше всего ставить на кровле или на земле, предварительно соорудив каркас под нужным углом. Желательно, чтобы угол наклона регулировался, так можно подстраиваться под солнце.
Пленочные модули можно располагать где угодно, как на стенах, так и на крышах

Они хорошо работают даже если лучи попадают на поверхность не под прямым углом, что очень важно.
В промышленных масштабах также отдают предпочтение пленочным батареям как более дешевым и простым в монтаже.


Пленочные варианты проще устанавливать при больших объемах работы.

Есть несколько разновидностей солнечных батарей, но около 90% рынка занимают традиционные кремниевые модели благодаря низкой цене и хорошим характеристикам. Можно выбрать и одно из полупроводниковых решений, но тогда придется потратить в полтора-два раза больше средств.

Чем хороши батареи российского производства?

Решив использовать панели, серьезно отнеситесь к их выбору. Для начала стоит определиться со страной производителем

Специалисты рекомендуют обратить внимание на солнечные панели российского производства по следующим причинам:

  • модули имеют антибликовое покрытие, что увеличивает КПД;
  • мощность некоторых батарей может достигать 160 Вт;
  • диапазон температур, при которых российская электростанция работает полноценно — от -50 до +70 °С;
  • панели способны выдержать удар любой силы;
  • энергия может вырабатываться даже под водой;
  • и, напоследок, главный плюс — российская электростанция на порядок дешевле зарубежных аналогов (отсутствуют затраты на транспортировку и таможенные сборы).

Шаг 7: Немного о химическом составе аккумуляторов

Производство солнечных батарей, крупнейшие заводы по изготовлению солнечных батарей.

Россия сравнительно мало выпускает солнечных панелей, и доля производства энергии за счёт солнца, в России также мала. Тем не менее, производство панелей существует и, вероятно, следует ждать его увеличения в связи с санкциями.

Россия экспортирует свою продукцию (солнечные панели) в Германию и Чехию.
Это несколько странно, поскольку Россия также импортирует аналогичную продукцию из стран: Германия, Китай, Тайвань, Таиланд. Можно было бы подумать, что более всего импорт из Китая, но источник утверждает, что это не так, больше всего импорт из Германии.

Перечислим российские компании, выпускающие солнечные батареи (данная информация взята из разных источников, возможно предприятия переименовались или закрылись):


  1. Москва, Зеленоград:
    ЗАО «Телеком-СТВ».
  2. Москва, Зеленоград:
    ООО «СоларИннТех».
  3. Краснодар:
    ООО «Солнечный ветер».
  4. Москва:
    московское предприятие ОАО «Всероссийский НИИ электрификации хозяйства» (ОАО «ВИЭСХ»).
  5. Краснодар:
    ОАО «Сатурн».
  6. Рязань:
    ООО «Солэкс».
  7. Рязань:
    ОАО «Рязанский завод металлокерамических изделий».
  8. Москва:
    НПП «Квант».

Производство технического кремния:

  1. Усолье-Сибирское Иркутской области:
    Nitol Solar (компания Нитол), проект Сибирский кремний (РУСАЛ и РосНано).
  2. Новочебоксарск, Чувашия:
    Химпром.
  3. Волгоград:
    Волгоградское ОАО Химпром.
  4. Абакан, Хакасия:
    Абаканский завод полупроводниковых материалов (АЗПМ).
  5. Железногорск, Красноярский край:
    Железногорский завод полупроводникового кремния на базе ФГУП «Горно-химический комбинат».
  6. Ленинградская область:
    ПОЛИСИЛ, международный проект Балтийская Кремниевая долина.

Кое-что сохранилось на Украине и в Казахстане.

Фирмы-производители

Солнечная батарея от фирмы «Квант»

«Квант» (Москва)
. Эта фирма выпускает солнечные панели, в том числе и для космоса.

Данная фирма производит солнечные панели на основе трёхкаскадного аморфного кремния. Её изделия могут работать при температурах от -40 до +75 градусов Цельсия.

Это важный показатель, поскольку с повышением температуры производительность солнечных панелей уменьшается. Поэтому обычно верхний предел большинство производителей указывает в 60 градусов.

«Квант» выпускает модели

Продвижение и продажи

Так как солнечные батареи являются новым товаром на российском рынке, то их продаже придется уделить особое внимание. Необходимо будет самостоятельно информировать население о выгодности использования панелей

Ознакомить их придется и с используемыми технологиями, особенностями применения устройств.

Продвигать такую продукцию лучше адресно. Например, расклеивать листовки в современных поселках. Менеджеры по продажам могут обзванивать клиентов, приглашать их на бесплатную консультацию или приходить самостоятельно. Дополнительно стоит потратиться на размещение объявлений в местных газетах, на тематических и региональных форумах.

«Solar Wind» (Краснодар)

Еще одно краснодарское предприятие, реализующее солнечные батареи и вспомогательное оборудование для СЭС. Сборка модулей полностью осуществляется на территории Украины. Краснодарцы являются инвесторами, продавцами готовой продукции и контракторами, занимаясь преимущественно установкой станций «под ключ».

Основные проекты российского бренда Solar Wind связаны с небольшими бытовыми установками мощностью от 1 до 15 киловатт. Отличительная особенность монтажа – компактная модульная сборка стандартных наборов. Так, станция на 1 кВт включает:

  • один модуль из пяти панелей на 200Вт,
  • 30-амперный контроллер,
  • 1200-вольтовый инвертор,
  • две АКБ на 150 ампер-часов каждая.

Определение эквивалентного сопротивления

Стоимость комплекта и основные технические характеристики, срок окупаемости

Цены на готовые комплекты в основном варьируются от 30 000 до 2 000 000 руб. Они зависят от составляющих их устройств (от вида батарей, количества приборов, производителя и характеристик). Можно встретить бюджетные варианты стоимостью от 10 500 руб. В эконом-набор входит панель, контроллер заряда, коннектор.

В стандартные комплекты включают:

  • энергетический модуль;
  • контроллер заряда;
  • аккумулятор;
  • инвертор;
  • стеллаж *;
  • кабель *;
  • клеммы*.

* Предусмотрены в расширенной комплектации.

Стандартный комплект оборудованияИсточник proumnyjdom.ru

 Технические характеристики указывают в руководстве к применению:

  • Мощность и размеры панелей. Чем больше нужна мощность, тем выгоднее покупать батареи больших размеров.
  • Энергоэффективность системы.
  • Температурный коэффициент показывает насколько температура влияет на мощность, напряжение и ток.

Так, например, комплект, мощностью 5 кВт С3 сетевой солнечной электростанции от компании «Хевел» – на базе гетероструктурных солнечных модулей – подойдёт для покрытия нужд энергоснабжения частного дома или небольших объектов в сфере бизнеса: павильоны, кафе, магазины, гостевые дома и т.д.

Сетевая солнечная электростанция Хевел позволяет экономить на счетах за электроэнергию, увеличивая при этом подведённую мощность на объекте. Автономные и гибридные солнечные электростанции Хевел оснащены аккумуляторными батареями, поэтому исключают перебои с электроснабжением, а также выручают в случае отсутствия на объекте подключения к основной сети.

Квалифицированные менеджеры компании «Хевел» помогут сделать расчёты энергопотребления и подобрать наиболее подходящий комплект для Вашего дома, а также выполнить монтаж и пуско-наладочные работы СЭС.

Длительная официальная гарантия на модули, официальная гарантия на все комплектующие, сертификаты соответствия качества – вот что отличает надёжного поставщика.

Все разработки, солнечные модули и ячейки проходят многостадийный контроль качества, а также испытания на прочность и износостойкость, что позволяет с уверенностью говорить о надёжности и долговечности модулей и конструкций, а также предоставлять гарантию на продукцию Хевел – до 25 лет.

Сетевая солнечная электростанция «Хевел» C3Источник hevelsolar.com

Разновидности кремниевых установок

Прежде чем рассматривать изготовление солнечных батарей, необходимо изучить материалы, используемые в фотоэлектрическом слое элементов. Это связано с тем, что каждый материал требует собственной технологии производства и в конечном итоге влияет на характеристики и стоимость конкретного изделия.

В большинстве солнечных панелей применяются кремниевые кристаллы. Разрабатываются батареи с другими материалами, однако, несмотря на их высокий КПД, они не нашли широкого применения из-за своей высокой стоимости. В настоящее время производители солнечных батарей не изготовляют таких устройств, поскольку это неэффективно и нецелесообразно.

Элементы на основе кремния обладают повышенной чувствительностью к нагреву. Для замеров электрической генерации используется базовая температура в 25 градусов. С каждым повышением ее на 1 градус происходит снижение эффективности панелей до 0,5%. Основой кремния служат размолотые кристаллы кварцевого песка, превращенного в порошок.

В зависимости от способа производства, все панели разделяются на следующие виды.

Монокристаллические

Отличаются темно-синим цветом, равномерно распределенным по всей поверхности. Изготавливаются из наиболее чистого кремния, что позволяет получить лучший КПД, хотя и за высокую цену. Такая повышенная стоимость получается за счет сложности технологических процессов, ориентирующих кристаллы в одном направлении. В этом случае для максимального КПД требуется строго перпендикулярное падение лучей солнца на поверхность фотоэлементов.

В связи с этим, монокристаллическим панелям необходимо дополнительное оборудование, обеспечивающее их вращение и приведение в нужное положение в течение дня. Среди них широким спросом пользуются российские солнечные панели.

Поликристаллические

Обладают неравномерным синим окрасом различной интенсивности по причине хаотичной ориентации кристаллов. В фотоэлементах используется кремний, не такой чистый как в монокристаллическом варианте, однако, из-за различной направленности кристаллов обеспечиваются хорошие показатели КПД даже в пасмурную погоду.

Более низкие требования и неоднородная структура кремния существенно удешевляет его производство, что влияет и на конечную стоимость таких панелей. Им не требуется постоянная ориентация относительно солнца, поэтому они чаще всего устанавливаются на крышах частных домов и промышленных объектов.

Панели с аморфным кремнием

Технология изготовления совсем другая по сравнению с предыдущими вариантами. В данном случае применяется не чистый кремний, а гидрид кремния, разогреваемый до состояния пара и осаждаемый на специальную подложку. У таких панелей сравнительно низкий КПД – всего 8-9%, но и цена у них небольшая.

Сегодня показатель КПД удалось поднять до 12%, но таких изделий на рынке еще очень мало, и они дорогие. На эффективность аморфных панелей не оказывает влияния даже значительное повышение температуры.

Виды солнечных батарей для частного дома

Видов солнечных батарей насчитывается около десятка. Каждый обладает своими достоинствами и подходит для определенных условий. Но все можно разделить на два обобщенных вида: кремниевые и полимерные.

Кремниевые панелиПолимерная панель

Кремниевые батареи

В солнечных панелях данного вида используются особенные свойства кремния. Кванты света, попадающие на пластину, выталкивают электроны с орбиты атома. При этом создается определенное количество электронов, которого достаточно для образования тока.

Важно! Пары элементов недостаточно для возникновения мощности, которой бы хватило для хозяйственных нужд. Поэтому элементы соединяются параллельно или последовательно в панели, которые могут быть размером от нескольких см2 до десятков м2.
Одна панель способна обеспечить резервное питание для битовых приборовДесятки панелей, объединенные в одну систему. Кремниевые элементы отличаются высоким коэффициентом полезного действия, однако и по стоимости такие панели – одни из самых дорогих за счет сложности изготовления

Чтобы разобраться, сколько стоит солнечная батарея для частного дома, рассмотрим все виды кремниевых панелей:

Кремниевые элементы отличаются высоким коэффициентом полезного действия, однако и по стоимости такие панели – одни из самых дорогих за счет сложности изготовления. Чтобы разобраться, сколько стоит солнечная батарея для частного дома, рассмотрим все виды кремниевых панелей:

Монокристаллические.

Главная особенность – все ячейки, поглощающие свет, повернуты в одну сторону. Благодаря этому, монокристаллические батареи обладают наивысшим КПД (около 22%), но максимальная энергоотдача происходит только при направленности ячеек прямо к солнцу.

Обратите внимание! Во время заката, рассвета, а так же в пасмурные дни передача энергии таких батарей заметно снижается, поэтому данный вид панелей идеально подходит только для южных стран.
Монокристаллическая панель черного цвета

Поликристаллические.

Кремниевые ячейки в батареях данного типа направленны в разные стороны. Поэтому они менее результативны при прямом попадании солнечных лучей (КПД равен 18%), но имеют отличный показатель энергоэффективности в пасмурную погоду. Так что они лучше подходят для регионов с небольшим количеством солнечных дней в году.

Поликристаллическая панель синего цвета

Аморфные.

Аморфные панели производят путем напыления тонкого слоя кремния на подложку. Они обладают очень маленьким КПД (5-6%), однако обладают двумя неоспоримыми преимуществами:

  1. Самая высокая (в сравнении с двумя предыдущими видами) эффективность в пасмурную погоду.
  2. Низкая цена.

Современные аморфные панели на крыше загородного дома

Гибридные.

Особенность таки панелей заключается в объединении кристаллов и аморфного кремния. Благодаря этому, эффективность в солнечную погоду у них как у монокристаллических панелей, а в пасмурную как у аморфных.

Гибридная панель

Полимерные батареи

Данный преобразователь состоит из подложки, электродов, полимерного активного и защитного слоев. Такая батарея гибкая и легкая, кроме того ее можно резать, изготавливая устройства любых форм и размеров.

Процесс изготовления рулона полимерной батареи

Полимерные солнечные батареи – пока только развивающий вид преобразователей, отличающийся небольшим КПД (около 6,5%), малым весом, низкой стоимостью и высокой экологической безопасностью.

Какое оборудование потребуется?

Следующее, что предстоит сделать предпринимателю после изучения технологии – купить оборудование для производства солнечных панелей. Только полная автоматизация производства позволит поставлять на рынок изделия высокого качества. При этом из себестоимость будет ниже, чем если вы решите работать на закупаемых деталях.

Для организации домашнего бизнеса вам вполне хватит «стандартного» набора мастера – электродрель, лобзики, пилы, уровень.

Чтобы получить гибридные солнечные панели, потребуется производственная линия, состоящая из следующих наименований оборудования:

  • резательная лазерная машина,
  • ламинатор,
  • обрамляющая машина,
  • машина для очистки поверхности пластин,
  • «инспекционные» столы,
  • автоматы для проверки коллекторов под высоким напряжением.

Достать производственную линию в России будет сложно – наши заводы пока не выпускают таких высокотехнологичных станков. Остается только искать поставщиков за границей – бизнесмены чаще заказывают линии в Европе и Китае. Цена оборудования для изготовления солнечных панелей варьируется в широком диапазоне, в зависимости от мощности и комплектации. Азиатскую линию небольшой производительности вы купите не менее чем за 5000000 руб. И это далеко не предел – есть полностью укомплектованные заводы, стоимость которых достигает 10000000 руб.

Желательно позаботиться о создании собственного автопарка. Так вы будете предлагать клиентам услугу доставки и сами выезжать на объекты для установки заказанных батарей. Это будет гораздо выгодней, чем каждый раз нанимать стороннее транспортное средство.

Покупая станок для солнечных батарей, узнайте у продавца, предлагает ли он услугу пуско-наладки и монтажа линии – это значительно упростит дело. Но скорее всего, за «услугу» придется доплатить.

Производители солнечных батарей

Солнечные батареи уже давно перешли из стадии экспериментов в широкое промышленное производство. Хорошую и качественную продукцию выпускают отечественные заводы. Вниманию потребителей предлагаются следующие российские производители солнечных панелей.

Зеленоградская компания ЗАО «Телеком-СТВ» (Москва и Подмосковье)

Их продукция примерно на 30% дешевле зарубежных аналогов. Панель, мощностью 100 Вт, стоит примерно 6000 рублей, при заявленном КПД 20%. Предприятие специализируется на выпуске монокристаллических панелей.

Рязанский завод металлокерамических приборов (ЗМКП)

Один из популярных в России завод. Основной упор также делается на монокристаллы. Налажен выпуск дополнительного оборудования – инверторов, контроллеров и других компонентов. Производятся панели небольшой мощности для зарядки мобильных устройств.

Краснодарский завод «Сатурн»

В технологиях применяются металлические, струнные, сетчатые и другие типы каркасов. Продукция компании «Сатурн» отличается высокими эксплуатационными характеристиками не только в обычных условиях, но и в космосе. Предприятие «Сатурн» выполняет полный цикл работ по проектированию, изготовлению и испытанию солнечных панелей, считается одним из лучших предприятий.

НПП «Квант»

Специализируются на выпуске солнечных панелей с двухсторонней чувствительностью. Кроме традиционных материалов, используют арсенид галлия. Самой популярной моделью является Квант КСМ-180П, мощностью 185 Вт, с напряжением 36 В. Срок эксплуатации, заявленный изготовителем, составляет 40 лет, ориентировочная стоимость – 20000 рублей.

Как это работает - Производство солнечных батарейКак это работает — Производство солнечных батарей

Солнечные батареи для дома

Принцип работы солнечной батареи

Монокристаллические и поликристаллические солнечные батареи

Виды солнечных батарей

КПД солнечных батарей

Установка солнечных батарей

Терминология

Основные термины, используемые в этой сфере:

  1. Солнечная энергия – электричество, которое получают от солнца при использовании панелей.
  2. Солнечная инсоляция – показывает, сколько солнечного света приходится на квадратный метр поверхности, расположенной перпендикулярно лучам.
  3. Фотоэлектрические элементы – модули, способные преобразовывать солнечный свет в электрическую энергию. Обычно вырабатывают от 1 до 2 Вт энергии, но есть и более производительные варианты.
  4. Фотогальваническая система – комплект оборудования, преобразовывающий свет солнца в электроэнергию.
  5. Солнечные батареи или панели – группа фотоэлектрических элементов, сгруппированных в большой модуль и соединенных последовательным или последовательно-параллельным способом. Обычно в одну батарею входит от 36 до 40 сегментов.
  6. Массив – несколько солнечных панелей, соединенных чтобы получить нужное количество тока.
  7. Каркасные модули – конструкции в алюминиевом каркасе, прочные и герметичные.
  8. Бескаркасные элементы – гибкие варианты, их используют в условиях меньших нагрузок.
  9. Киловатт-час (кВт) – стандартный показатель измерения электрической мощности.
  10. КПД (эффективность) – солнечных панелей. Показывает, какое количество солнечной энергии, попавшей на поверхность, преобразуется в электричество. Обычно показатель составляет 15-24%.
  11. Деградация – уменьшение емкости солнечных батарей, происходящее по естественным причинам. Измеряется в процентах от первоначальных показателей.
  12. Пиковые нагрузки – моменты, когда требуется наибольшее количество электроэнергии.
  13. Кристаллический кремний – сырье для изготовления солнечных панелей. Самый распространенный и долговечный вариант на сегодня.
  14. Аморфный кремний – состав, нанесенный на поверхность методом испарения и закрытый защитным составом.
  15. Полупроводники – вещества, которые при определенных условиях могут проводить ток. Сюда относится большинство новых материалов, используемых при производстве солнечных батарей.
  16. Инвертор – устройство для преобразования постоянного тока в переменный.
  17. Контроллер – регулирует выходное напряжение с солнечных модулей для правильной зарядки аккумуляторов.


Карта инсоляции на территории России.

Это только самые распространенные термины, есть и дополнительные варианты. Но даже знание основ поможет намного лучше разобраться в теме.

Sun Power – портативные солнечные панели

Компания Sun Power расположена в Украине и большей частью прославилась выпускаемыми перевозными солнечными комплексами. С их помощью можно получить электричество даже в походных условиях. Эти комплексы отличаются своей мобильностью, небольшими размерами и портативностью. Имеют выход USB и обладают мощностью до 500 Вт.

Портативная солнечная электростанция 17 кг 500 Вт 40 000 руб.
Зарядное на солнечных модулях До 2 кг До 50 Вт 3 000 руб.
Сборные солнечные электростанции От 1 кВт до 10 кВт и выше От 1 700 у. е. за 1 кВт
Автономное освещение для билборда От 80 Вт От 610 у. е. для щита 1,5 × 3 м до 2 155 у. е. для щита 3 × 6 при круглогодичной работе

Другие характеристики портативных панелей Sun Power:

  • срок службы – до 30 лет;
  • имеет международную сертификацию CE RoHC;
  • новое поколение панелей может быть также интегрировано в фасад или крышу без потери эстетики.

Удобно использовать подобные решения в автономном освещении билбордов, дорог и участков, питании кемпингов и трейлеров, яхт и катеров.

У моего близкого человека рак. Что делать?

2020

Ученые из Санкт-Петербурга нашли способ удешевить высокоэффективные солнечные батареи

4 февраль 2020 года в ИТМО сообщили, что группа ученых из Санкт-Петербурга предложила и экспериментально опробовала технологию создания высокоэффективных солнечных батарей на основе А3В5 полупроводниковых соединений на кремниевой подложке, которые в будущем могут иметь эффективность в полтора раза больше и при этом более низкую себестоимость, нежели фотовольтаические преобразователи с одним каскадом. Появление данной технологии некогда было предсказано нобелевским лауреатом Жоресом Ивановичем Алферовым. Результаты работы ученых опубликованы в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells.

В ИТМО отметили, что когда в мире сокращаются запасы источников углеводородного топлива и все больше растет обеспокоенность общественности относительно экологии, ученые уделяют пристальное внимание развитию так называемых «зеленых технологий». Одной из самых популярных тем является развитие солнечной энергетики.. Однако более широкому использованию солнечных батарей препятствует ряд проблем

Ставшие традиционными кремниевые солнечные батареи имеют сравнительно небольшую эффективность – около 20-25%. Более эффективные технологии требуют заметно более сложных полупроводниковых соединений, что значительно повышает цену самих солнечных элементов.

Однако более широкому использованию солнечных батарей препятствует ряд проблем. Ставшие традиционными кремниевые солнечные батареи имеют сравнительно небольшую эффективность – около 20-25%. Более эффективные технологии требуют заметно более сложных полупроводниковых соединений, что значительно повышает цену самих солнечных элементов.

Петербургские ученые предложили решение данной проблемы. Исследователи из Университета ИТМО, Академического университета им. Ж.И. Алферова и Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе показали, что A3B5 структуры можно вырастить на дешевой кремниевой подложке, что позволит существенно сократить стоимость многокаскадного солнечного элемента.

«Наша работа посвящена созданию эффективных солнечных элементов на основе А3В5 на кремниевой подложке. Главная сложность синтеза полупроводниковых соединений на кремниевой подложке состоит в том, что полупроводник должен обладать таким же параметром кристаллический решетки, как у кремния. Грубо говоря, атомы этого материала должны находиться на таком же расстоянии друг от друга, что и атомы кремния. К сожалению, полупроводников, отвечающих этому требованию, немного. К примеру, фосфид галлия (GaP). Однако он сам не очень подходит для создания солнечных элементов, так как плохо поглощает солнечный свет. Но вот если взять GaP и добавить азот N, мы получим раствор GaPN. Уже при малых концентрациях N данный материал становится прямозонным и хорошо поглощает свет, при этом может быть интегрирован на кремниевую подложку. При этом кремний является не просто фундаментом, на который синтезируется фотоматериал – кремний сам может выступать одним из фотоактивных слоев солнечного элемента, поглощающим света в ИК-диапазоне. Одним из первых идея совмещения A3B5 структур и кремния была озвучена Жоресом Ивановичем Алферовым»,
отметил Иван Мухин, сотрудник Университета ИТМО, заведующий лабораторией Академического университета, соавтор исследования

В лаборатории ученым удалось получить верхний слой солнечной батареи, интегрированный на кремниевую подложку. Если таких фотоактивных слоев будет больше, то и эффективность солнечной батареи станет существенно выше, так как каждый слой солнечной батареи будет эффективно поглощать свою часть солнечного спектра.

Пока в лаборатории был создан первый небольшой прототип солнечной батареи на основе элементов А3В5 на кремниевой подложке. На февраль 2020 года перед учеными стоит задача создать солнечный элемент, имеющий в своем составе несколько фотоактивных слоев. Такие солнечные батареи заметно эффективнее поглощают солнечный свет и генерируют электрическую энергию.

«Мы научились растить самый верхний слой. Эта система материалов потенциально может быть использована и для промежуточных слоев. Если добавить мышьяк As, то получится GaPNAs – из него на кремниевой подложке можно вырастить несколько каскадов, работающих в разных частях солнечного спектра. Как показали наши предыдущие работы, потенциально эффективность таких солнечных батарей может превышать 40% при концентрации света, то есть быть в 1,5 раза выше, нежели в современных Si технологиях».
отметил Иван Мухин, сотрудник Университета ИТМО, заведующий лабораторией Академического университета, соавтор исследования

Краткое заключение по обзору

Небольшое количество крупных PV предприятий в России связано с двумя факторами – традиционным приоритетом углеводородного топлива и суровым климатом. По этой причине доля альтернативной энергетики в РФ по сей день составляет не более 1%. Как ни парадоксально, но максимальное количество автономных СЭС на российских просторах установлено в холодной Якутии. Объясняется это дороговизной доставки топлива в малодоступные регионы.

По мере дальнейшего падения цен на оборудование и появления более эффективных технологий популярность фотовольтаики с большой долей вероятности вырастет и в России.

Заключение

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий