Органические солнечные батареи доклад

Обновлено: 02.07.2024

Современные органические солнечные батареи являются образцом одной из самых перспективных технологий преобразования солнечной энергии. Основные сферы, где она применяется уже сегодня – потребительская электроника, жилой и коммерческий сектор, оборонная промышленность.

Специалистами прогнозируется, что объём рынка такой фотовольтаики в 2021 году составит более 2,5 млрд. USD. На протяжении последних 5-6 лет появляются все новые изделия на органической основе. В их числе не только гибкие пленки, но и тенты, полупрозрачные навесы, зонты, палатки, сумки, светопреобразующие волокна, ткани и другие.

Органические солнечные батареи – структура, виды и материалы

Все описанные в различных источниках перспективные фотоэлектрические панели на базе органики делятся на два основных вида.

Первый вариант наиболее востребован авиационной, космической и оборонной промышленностью, в связи с более высоким КПД, достигающим сегодня 25-27%. Второй вариант обещает стать настоящим прорывом для наземного коммерческого и бытового использования, благодаря низкой стоимости и простоте внедрения.

Характеристики, достоинства и перспективы

Важнейшими характеристиками третьего поколения фотовольтаики являются:

толщина порядка 1 мм;
высокая прочность и устойчивость к внешним факторам;
легкость нанесения на все виды материалов;
возможность быстро изготавливаться на бесконечно длинных лентах – так называемые рулонные органические солнечные батареи;
различная светопропускная способность, вплоть до почти полной прозрачности;
предельно малый вес;
экологическая безопасность для окружающей среды и здоровья окружающих.

В настоящее время исследования и разработки новых органических солнечных батарей наиболее интенсивно проводятся в США, Германии, Японии, Китае и России. Основным направлением работ являются создание и совершенствование материалов для их изготовления. Конечная цель – сделать поглощающие энергию солнца элементы:

более эффективными;
многофункциональными,
быстрыми и простыми в изготовлении;
с максимально длительным сроком эксплуатации;
легкими и дешевыми;
разнообразными по форме.

Сферы применения

Таковых уже сейчас можно насчитать более десятка.

Ряд компаний предлагает купить полупрозрачные и прозрачные органические солнечные батареи из графена, которые можно наносить на внешнюю сторону оконных стекол. Это позволяет решать одновременно две задачи – сохранять уровень светопропускания и осуществлять выработку электроэнергии.
Еще одним интересным предложением являются фотоэлектрические элементы в виде прочных тканевых волокон. Специалисты прогнозируют, что спустя всего 7-10 лет в источник электричества можно будет превратить любую ткань. А пока их массово начинают вплетать в одежду, обувь, сумки и прочие популярные аксессуары.
Следующим перспективным направлением является переход с кремниевых на органические солнечные батареи для автомобилей и самолетов. Купить такие виды транспорта можно во многих странах мира.
Обязательно придет этот вид фотовольтаики в сферу автомобильного, лодочного и пешего туризма. Во время длительных походов, поездок или сплавов по рекам демонстрирующая очень высокий КПД в условиях слабого освещения органика незаменима.

Повышение производительности батарей из органических материалов

Способ №1 – Тандемные ячейки

Лидером разработок этого направления является китайский физик Чен Йонг Шен и его группа. По утверждению профессора, производительность фотоэлектрических элементов этого класса уже через 3-4 года может вырасти на 30-40%.

Способ №2 – солнечные батареи на органических красителях из бактерий с измененной ДНК

Первыми применять бактерии с модифицированным геномом начали канадцы. С 2018 года они экспериментируют с микроорганизмами вида E.coli, известными своей способностью производить ликопин.

Пока солнечные батареи на органических красителях не получили широкого распространения. Но их важным достоинством является теоретически почти бесконечный срок жизни. Ведь многие поколения бактерий постоянно будут сменять друг друга, и при правильно подобранных условиях колония на подложке может жить и давать ток сколь угодно долго.

Рекорд КПД нынешней фото органики составляет 25% - причем при сверхслабой освещенности всего 220 люкс (аналог довольно темной комнаты). Разработчики новинки – CEA (Франция) и Toyobo Co., Ltd (Япония).

Прикрепленные файлы: 1 файл

Органические солнечные батареи.docx

Органические солнечные батареи

Органическая наноэлектроника – очень быстро развивающаяся в настоящее время область. Она имеет дело с приборами, в которых полупроводник является органическим материалом, т.е. состоит в основном углерода, азота, водорода и кислорода. Использование органических материалов в солнечной энергетике позволить существенно снизить стоимость солнечных батарей. Основной материал солнечных батарей – кремний – достаточно дорогой материал. Использование органики позволит снизить их стоимость примерно в 4 раза. Стремительно растет КПД органических солнечных батарей. В 2007 году он достиг значения 6,5%.

На настоящий момент лучшие значения подвижности носителей заряда в органических материалах уже сопоставимы с подвижностями в a-Si. Принцип работы органической солнечной батареи показан на рис. 1, а наиболее эффективные донорные и акцепторные материалы в органических солнечных батареях с объемным гетеропереходом — на рис .2.

Рисунок 1. Принцип действия органической солнечной батареи

Рисунок 2. Наиболее эффективные донорные и акцепторные материалы в органических солнечных батареях с объемным гетеропереходом.

Солнечные элементы, созданные на базе органических красителей, позволяют достигнуть КПД - 9%. Принцип их работы заключается в поглощении фотонов недорогой тонкопленочной структурой, содержащей молекулы красителя, закрепленные в слое оксида титана, нанесенном на стеклянную или пластмассовую подложку. Поглощение фотона приводит к возбуждению молекулы красителя, из которой высвобождаются электроны. Затем они попадают в слой оксида титана, по которому передаются к отрицательному выводу элемента.

Было рассмотрено два варианта увеличения полезной площади элемента. В одном фоточувствительный слой наносили на поверхность наночастиц, в другом – на поверхность нанотрубок. Использование наночастиц увеличивает площадь, но затрудняет движение электронов. Нанотрубки лишены этого недостатка, но не так заметно увеличивают полезную площадь. Объединив эти две методики - смешав наночастицы и нанотрубки – можно достичь высокой эффективности фотопреобразования.

Солнечная энергетика: фотовольтаический взгляд

Фотовольтаика - метод выработки электрической энергии путем использования фоточувствительных элементов для преобразования солнечной энергии в электричество. По данным EPIA самой распространенной является кремниевая солнечная технология (она занимает 90% рынка). Кремниевые солнечные элементы могут делать из монокристаллического, поликристаллического (или мультикристаллического) или аморфного кремния (гибкие солнечные модули). Гибкие солнечные панели позволяют размещать их на поверхностях самой различной формы, что увеличивает площадь покрытия батареями, а модули с линзовыми системами, концентрирующими солнечное излучение, позволяют сэкономить на дорогостоящем материале. Кроме кремниевой кристаллической технологии существует тонкопленочная технология. Она состоит в нанесении пленок соединений на подложку из стекла или пластика. Соединения могут быть разными : аморфный кремний, кадмий теллур (CdTe), соединения типа медь-индий/галлий-диселенид/ дисульфид, многослойные соединения.

Рис. 3. Кремний аморфный, микро- и поликристаллический.

Производство кремниевых солнечных батарей все еще остается дорогостоящим процессом(см. рисунок 3): самым дешевым из кремниевого авангарда является аморфный кремний. Сократить расходы на производство могла бы помочь тонкопленочная технология. Было бы неплохо нанести материал на поверхность подложки, исключив ряд технологических операций с моно- и поликремнием. Однако использование тонких пленок автоматически требует от материала высокого значения коэффициента поглощения. Для этого тонкие пленки кремния, как непрямозонного материала, не слишком хороши (КПД всего 6-9%). Увеличение поглощения для непрямозонного материала требует увеличения его толщины. В качестве наиболее подходящих соединений используют CdTe и CuInSe2, демонстрирующие КПД вплоть до 20%. Среди недостатков тонкопленочной технологии можно назвать относительную непредсказуемость выращенной на подложке структуры, сложности в формировании омических контактов, а также те эффекты, которые вносят различные желаемые и нежелаемые неоднородности тонкой пленки (атомы примесей, атомы серы в CuInSe2 и пр.). Существенно снизить стоимость солнечных блоков и увеличить удельную мощность могли бы концентраторы. Использование недорогой оптики для концентрирования солнечной энергии на небольших площадях может повысить КПД до 37%.

На рисунке 4 представлена сравнительная диаграмма-график трех "поколений" материалов солнечных батарей. Первое поколение (I) - монокристаллический кремний. Второе поколение (II) - тонкие пленки аморфного кремния, CdTe и CuInSe2, ячейки с красителями и органические солнечные ячейки. Третье поколение (III) - солнечные ячейки, КПД которых превышает теоретический предел в 32%, рассчитанный Шокли в 1961 году. Вообще, причинами снижения КПД являются рекомбинационные процессы, отражение от поверхности, несовпадение ширины запрещенной зоны с энергией падающих фотонов (если она меньше Eg- материал прозрачен, если больше - излишки энергии отдаются кристаллической решетке в виде тепла). Каскадные солнечные элементы могут повысить КПД. В них солнечные элементы располагают по мере уменьшения ширины запрещенной зоны по ходу следования луча света. В солнечных ячейках третьего поколения, используя многослойные соединения, можно "обойти" этот теоретический предел. Исследованием процессов взаимного преобразования солнечной и электрической энергии в растворах электролитов с электродами изучает фотоэлектрохимия.

Рис. 4. Диаграмма "КПД-цена" для разных поколений солнечных батарей.

Фотоэлектрохимические системы, разработанные в 70-х - 80-х годах прошлого века, основаны на помещении полупроводникового электрода в раствор электролита. Полученный таким образом источник энергии имеет несколько преимуществ: для создания перехода необходимо всего лишь погрузить полупроводниковый электрод в электролит, полученный переход недеформирован и практически идеален, для конвертации солнечной энергии в энергию химических реакций не нужны соединяющие проводники. Недостатками являются ограниченный срок службы электрода, высокая стоимость установки. Итак, полупроводниковый электрод погружается в электролит. Скорость электрохимических реакций пропорциональна концентрации подвижных носителей заряда на поверхности электрода-полупроводника. Так как концентрация подвижных заряда в полупроводнике невелика (по сравнению с металлами), полупроводниковая обкладка двойного электрического слоя диффузна. Если имеется донорный полупроводник в качестве электрода, то при его освещении образуются фотоэлектроны, которые начинают свое движение в сторону омического контакта, а дырки, образующиеся в валентной зоне, участвуют в анодных реакциях на электроде. Электроны, прошедшие через всю цепь, возвращаются во второй электрод и далее в раствор, участвуя таким образом в катодных реакциях. Так сохраняется электронейтральность раствора, в который погружен полупроводниковый электрод. Необходимо отметить важность диффузионной длины неосновных носителей заряда. Вещество, в котором большое количество дефектов и неоднородностей обладает малым значением диффузионной длины. Электроны и дырки не успевают достичь поверхности, чтобы рекомбинировать или принять участие в химической реакции. Наноразмерные структуры позволяют снизить требования к диффузионной длине, которая должна быть сравнима с размерами самого устройства.

Возможно в качестве активного вещества использовать молекулы красителя. Они адсорбируются на поверхности TiO2 стержня, который не поглощает солнечное излучение из-за слишком большой ширины запрещенной зоны: более 3 эВ (рисунок 5). Возникает возбужденное состояние молекул красителя, электроны переходят в TiO2, а в красителе остаются дырки. Таким образом осуществляется необходимое для работы батареи разделение зарядов. Изначально, в возбужденном красителе электрон и дырка находятся в экситонном состоянии и реализовать разделение заряда невозможно. Только при диссоциации (при погруженном в раствор электролита электроде) происходит пространственное разделение зарядов и течет электрический ток. Электроны, вернувшись во второй электрод (обычно металл), диффундируют в раствор неводного электролита и восстанавливают молекулы красителя.

Помимо того, что фотоэлектрохимические устройства могут быть источниками электрической энергии, они могут ее и хранить. На рисунке 6 показана упрощенная схема. Устройство хранения имеет три электрода. В темноте происходят обратные реакции с обратным током электронов (через резистор R2). Реакция на катоде аналогична, с той лишь разницей, что поток электронов исходит не от фотоанода, а от третьего электрода.

Рис. 5. Схема солнечной батареи на красителях.

Рис. 6. Фотоэлектрохимический аккумулятор.

Органические солнечные батареи отличаются от уже рассмотренных фотохимических источников энергии тем, что в качестве электрода и электролита используются органические соединения. Ими могут быть молекулярные полупроводники (перилен n-типа и фталоцианин р-типа), полупроводниковые полимеры (политиофен р-типа и фуллерен n-типа). В результате поглощения света в органических соединениях не образуется пары "свободный электрон-дырка". Образуется экситон - связанное состояние электрона и дырки. Экситон электронейтрален, поэтому разделение заряда не выполняется. Когда же экситоны диффундируют к границе раздела, происходит диссоциация - электроны затягиваются в n-область, а дырки - в p-область (см.рисунок 7).

Фотовольтаика - одна из наиболее перспективных областей альтернативной энергетики. Начиная с третьего искусственного спутника Земли все последующие космические аппараты оснащались солнечными батареями. Сегодня такие модули уже участвуют в энергообеспечении отдельных домов, используются в качестве переносных источников энергии.

Рис. 7. Органические солнечные батареи.

Солнечные батареи на органических красителях – очередной шаг к дешевой солнечной энергии

Цветосенсибилизированные солнечные ячейки, называемые иногда ячейками Гретцеля, в честь ее изобретателя Михаэля Гретцеля, профессора химии швейцарской политехнической школы Лозанны, долго рассматривались как многообещающая технология, позволяющая существенно снизить стоимость ватта солнечной энергии. Такие панели потенциально могут быть гораздо дешевле в производстве, чем стандартные солнечные панели. Но этот потенциал так и не был реализован, так как в панелях с приемлемой для коммерческого использования эффективностью до сих пор было необходимо использование летучих электролитов, требующих герметизации панелей и красителей на основе дорогого металла рутения.

Теперь Гретцель в сотрудничестве с Китайской Академией Наук нашли альтернативу и тому, и другому материалу и создали новый тип фотоэлемента на красителях, не только высокоэффективный, но и дешевый и более прочный.

Ключ к новой технологии – новый органический краситель, разработанный профессором Чанчуньского Института Прикладной Химии Пенг Вонгом и его коллегами. Органические красители уменьшают стоимость производства панелей благодаря дешевизне по сравнению с красителями на основе рутения. Также исследователи использовали новый тип электролита, называемый ионной жидкостью.

Путем замены традиционных рутения и йод на порфирин и кобальт был увеличен слой, который поглощает солнечный свет, что приводит к эффективному электронному обмену между красителем и подложкой. Интересно, что за счет применения новых химических соединений, сенсибилизированные красители приобрели зеленоватый оттенок, а процесс преобразования стал всё больше напоминать фотосинтез.

В XXI веке человечество столкнулось с проблемой истощения органических источников топлива. В будущем ресурс таких ископаемых как нефть, уголь, газ будет исчерпан, поэтому актуален вопрос получения энергии из альтернативных источников.

В перспективе из всех доступных источников одним из самых емких будет энергия Солнца, поступающая на поверхность Земли в огромном количестве, во много раз превышающим глобальные потребности человечества. Для ее поглощения используют солнечные батареи, установленные на крышах зданий.

Солнечная батарея состоит из фотоэлементов, соединенных последовательно и параллельно, таким образом, они является основой конструкции. Фотоэлементы обычно оценивают по трем основным параметрам: эффективность или КПД, срок службы и стоимость. Баланс этих показателей определяет место на рынке.

На данный момент мы находимся в ситуации доминирования кремниевой фотовольтаики (солнечные батареи с фотоэлементами из кристаллического или аморфного кремния). В связи с этим в настоящее время солнечную энергию преобразовывают с помощью неорганических солнечных батарей, в основном кремниевых . Их эффективность порядка 15%, срок службы около 30 лет. Однако стоимость кремниевых солнечных батарей определяется высокой себестоимостью их производства, монтажа и обслуживания. Это приводит к тому, что большинство людей не могут позволить себе разместить их у себя на крыше.

Более того, стоимость электроэнергии, получаемой при помощи таких батарей, на сегодняшний день не очень конкурентоспособна. Это связано, прежде всего, со стоимостью технологий обработки и получения кремния. Поэтому нужны новые типы солнечных батарей, которые были бы дешевле и позволили бы использовать ресурс энергии солнца в большем масштабе, чем сейчас.

Поэтому взгляд естественным образом упал на органические солнечные элементы – элементы, применяющие органические, проводящие полимеры для сбора энергии от Солнца. Полимеры стоят относительно недорого, а сами плёнки-фотоэлементы можно будет печатать на принтерах с приличной скоростью и за год покрывать большую площадь. Таким образом органическая фотовольтаика требует малых затрат и легко масштабируется.

Органические полупроводники являются перспективным элементом для создания солнечных батарей, поскольку их можно производить в виде больших пластиковых листов. Однако их недостатком всегда считался низкий коэффициент преобразования световой энергии в электрическую.

Когда полупроводящий материал поглощает фотоны, образуются экситоны – водородоподобные квазичастицы. Экситоны представляют собой электронное возбуждение в диэлектрике или полупроводнике, мигрирующее по кристаллу и не связанное с переносом электрического заряда и массы. Экситон может быть представлен в виде связанного состояния электрона проводимости и дырки, расположенных в одном узле кристаллической решетки. Экситоны создают фотонапряжение при ударе о границу или узел решетки. Если экситоны перемещаются только на дистанцию в 20 нм, лишь те, которые находятся близко к узлам, могут создавать напряжение, что и объясняет низкую эффективность современных органических солнечных элементов.

Частично скомпенсировать эти негативные факторы позволяет уменьшение толщины активного слоя до 50 нм, что снижает эффективность поглощения света, т.е. не дает возможность значительно повысить общую эффективность.

Таким образом, можно выделить плюсы применения органических солнечных батарей:

— энергоэффективность, заключающаяся в энергосбережении и экономии затрат на оплату энергии;

— снижение вредных воздействий на здоровье людей, находящихся в зданиях с солнечными батареями;

— сохранение природных ресурсов за счет активного использования энергии Солнца.

В настоящее время многие исследователи работают над повышением следующих возможностей солнечных панелей: повышение их прочности, времени использования, и их эффективности.

Есть возможность построить органические солнечные элементы с прозрачностью, практически не отличающейся от прозрачности обычного стекла, и такими же эффективными, как непрозрачные пластиковые ячейки. Сделать это можно путем включения фотонного кристалла внутрь панели, что позволит увеличить количество инфракрасного и ультрафиолетового излучения поглощаемого панелью. Таким образом, панели могут быть использованы на искривленной поверхности и в тоже время являются почти прозрачными и также их цвет можно будет изменить путем изменения конфигурации фотонного кристалла.

Одно из наиболее обещающих направлений, включает использование улучшенных органических плазменных фотоэлектрических материалов. Эти устройства несравнимы с традиционными солнечными панелями в вопросе производства электричества, но они дешевле и, благодаря их жидкой форме, могут быть нанесены на самые разные поверхности.

Таким образом, использование солнечных батарей органического происхождения открывает возможность частичного или полного замещения невозобновляемых энергоносителей, которые будут обеспечивать питание самых различных систем здания, позволяет существенно сэкономить и снизить вредное воздействие на окружающую среду. Именно поэтому данная технология актуальна в строительстве.

Таким образом, можно выделить плюсы применения органических солнечных батарей:

- энергоэффективность, заключающаяся в энергосбережении и экономии затрат на оплату энергии;

- снижение вредных воздействий на здоровье людей, находящихся в зданиях с солнечными батареями;

- сохранение природных ресурсов за счет активного использования энергии Солнца.

Планета Земля и вся зародившаяся на ней жизнь прошла не малый путь эволюции. Солнце обеспечивало энергией все живое и неживое, на протяжении всего периода существования планеты. В 21 столетии мы научились неплохо взаимодействовать с солнечным светом и использовать его в качестве альтернативной энергетики. Для этого инженерами были разработаны и внедрены в эксплуатацию солнечные батареи.

Принцип работы

Чтобы сконцентрировать в себе солнечную энергию, полупроводники выполнены в форме панелей. По этой причине эти конструкции получили одноимённое название в независимости от их формы (гибкие или статичные) — солнечные панели.

По какому принципу работают солнечные панели и системы на их основе? Панель включает в себя 2 кремневые пластины с различимыми друг от друга свойствами. Процесс вырабатывания электроэнергии происходит так:

Воздействие солнечных лучей на первую приводит к недостаче электронов.
При воздействии на вторую пластину, та получает избыток электронов.
К пластинам подведены полосы из меди, проводящие ток.
Полосы подключаются к преобразователям напряжения с встроенными АКБ.

Основа — это кремниевые пластины. Но чтобы данную конструкцию использовать в качестве источника бесперебойного питания (а не только во время солнцестояния), к ней подключаются не дешевые аккумуляторы (с их помощью подключенные к сети объекты расходуют энергию ночью).

В промышленности конструкция для поглощения энергии Солнца сделана из многочисленных ламинированных фотоэлектрических ячеек, связанных друг с другом и поставленных на гибкой или жесткой подставке.

Коэффициент полезного действия конструкции вычисляется исходя из применения разных факторов. Основными являются — чистота задействованного кремния и размещение кристаллов.

Процесс очищения кремния довольно сложен, да и расположить кристаллы в единой направленности не легко. Сложность процессов, отвечающих за повышение КПД конвертируется в высокую цену за подобное оборудование.

Солнечные панели — перспективное направление в энергетике, поэтому в исследования новых проектов в этой сфере инвестируется многомиллиардные вложения. Каждый квартал коэффициент фотоэлектрического преобразования повышается, благодаря манипуляциям с проводниками и элементами конструкции. При этом, за основу может браться не только кремний.

Типы фотоэлектрических преобразователей

В промышленности существует классификация солнечных батарей по типу устройства и применяемого фотоэлектрического слоя.

По устройству делятся на:

панели из гибких элементов, они же гибкие;
панели из жестких элементов.

При развертывании панелей чаще всего используются гибкие тонкоплёночные. Они укладываются на поверхность, игнорируя некоторые неровные элементы, что делает данный тип устройства — более универсальным.

По типу фотоэлектрического слоя для последующего преобразования энергии панели делятся на:

Кремниевые (монокристалл, поликристалл, аморфные).
Теллурий–кадмиевые.
Полимерные.
Органические.
Арсенида–галлиевые.
Селенид индия– меди– галлиевые.

Хотя разновидностей множество, львиную долю в потребительском обороте имеют кремниевые и теллурий–кадмиевые солнечные панели. Эти два типа выбирают из–за соотношения КПД/цена.

Характеристики кремниевых солнечных батарей

Кварцевый порошок — это сырьевой материал для кремния. Данного материала на Урале и Сибири очень много, поэтому именно кремниевые солнечные панели есть и будут в большем обиходе, чем остальные подтипы.

Монокристалл

Монокристаллические пластины (mono–Si) содержат в себе синевато–темный цвет, равномерно размещенный на всей пластине. Для таких пластин применяется максимально очищенный кремний. Чем он чище, тем КПД солнечных батарей выше и самую наибольшую стоимость на рынке таких устройств.

Наивысший КПД — 17–25%.
Компактность — задействование сравнительно с поликристаллом меньшей площади для развертывания оснащения в условиях тождества мощности.
Износостойкость — бесперебойная работа выработки электроэнергии без замены основных комплектующих обеспечивается за четверть века.

Чувствительность к пыли и грязи — осевшая пыль не дает батареям работать со светом от светила и соответственно уменьшает КПД.
Высокая цена равна увеличенному сроку окупаемости.

Так как mono–Si нуждаются в ясной погоде и лучах Солнца, панели устанавливаются на открытых местах и поднятые на высоту. Насчет местности, то предпочтение отдается местности, в которой ясная погода обыденность, а количество солнечных дней приближено к максимальному.

Поликристалл

Поликристаллические пластины (multi–Si) наделены неравномерным синим окрасом из–за разнонаправленности кристаллов. Кремний не настолько чист, как в используемых mono–Si, поэтому КПД несколько ниже, вместе со стоимостью таких солнечных батарей.

Положительные факты поликристалла:

Коэффициент полезного действия 12–18%.
При неблагоприятной погоде КПД лучше, чем у Mono–Si.
Цена данного агрегата меньше, а сроки окупаемости намного ниже.
Ориентация на солнце не принципиальна, поэтому можно размещать их на крышах различных строений.
Длительность эксплуатации — эффективность поглощения энергии и аккумулирования электричества падает до 20% спустя 20 лет непрерывной эксплуатации.

КПД уменьшен до 12–18%.
Требовательность к месту. Для развертывания нормальной станции выработки электроэнергии нужно больше места, чем при задействовании батареи из монокристалла.

Аморфный кремний

Технология производства панелей существенно отличается от предыдущих двух. В приготовлении задействованы горячие пары, опускающиеся на подложку без образования кристаллов. При этом используется меньше производственного материала и это учитывается при формировании цены.

Коэффициент полезного действия — 8–9% во втором поколении и до 12% в третьем.
Высокий коэффициент полезного действия при не совсем солнечной погоде.
Возможность использования на гибких модулях.
Эффективность батарей не падает вниз при повышении температуры, что позволяет монтировать их на всякие поверхности с нестандартной формой.

Основным недостатком можно считать меньший КПД (если сравнивать с иными аналогами), в связи с чем требуется большая площадь для получения сопоставимой отдачи от оборудования.

Обзор модулей, не использующих кремний

Солнечные панели, изготавливаемые из более дорогих аналогов, достигают коэффициента в 30%, они могут быть в несколько раз дороже аналогичных систем на основе кремния. Некоторые из них всё же имеют более низкий КПД, при этом обладая возможностью работать в агрессивной среде. Для изготовления таких панелей применяется чаще всего теллурид кадмия. Применяются и другие элементы, но реже.

Перечислим основные преимущества:

Высокий КПД, от 25 до 35%, с возможностью достигнуть, в относительно идеальных условиях даже 40%.
Фотоэлементы стабильны даже при температурах до 150 °C.
Концентрация света от светила на маленькой панели позволяет обеспечить водяной теплообменник энергией, в результате чего образовывается пар, который вращает турбину и генерирует электричество.

Как и говорили ранее — минусом является высокая цена, но в некоторых случаях они являются лучшим решением. Например, в экваториальных странах, где поверхность модулей может нагреться до 80 °C.

Полимерные и органические батареи

Модули, созданные на основе полимерных и органических материалов, получили своё распространение в последние 10 лет, они создаются в виде плёночных конструкций, толщина которых редко превышает 1 мм. Их КПД близок к 15%, а стоимость в несколько раз ниже кристаллических аналогов.

Низкая стоимость производства.
Гибкий (рулонный) формат.

Недостатком панелей из этих материалов является снижение эффективности на длительной дистанции. Но этот вопрос ещё исследуется и производство постоянно модернизируется, чтобы исключить минусы, которые могут проявиться в существующем поколении такого вида батарей через 5–10 лет.

Как сделать правильный выбор

Почему так важна эффективность

Большое значение эффективность приобретает при расчёте площади, которую вы можете использовать под систему солнечных батарей. При сопоставимых размерах описанных модулей от Amerisolar AS–6P30 280W (1.63 квадратных метра) и NeOn 340 W от LG (1.71 квадратных метра), разница в мощности на один квадратный метр на выходе будет составлять 15.6%. С одной стороны, это может показаться не очень эффективным, учитывая разницу в цене более чем в два раза, но в случае с ограниченным пространством или более агрессивной внешней средой, возможно, сдвинет ваш выбор в пользу этого известного производителя.

Увеличенный коэффициент полезного действия подчеркивает не только эффективность технологии изготовления, но и качественные материалы, используемые при изготовлении. Это сможет сказаться на сроках работы устройств, на устойчивость панелей к так называемой деградации. Не стоит забывать также и про гарантийные обязательства производителя. Имея представительства и гарантийные сервисы почти во всех уголках мира — LG сможет похвастаться более лояльным подходом к клиентам и выполнением своих обязательств.

Где купить

Заключение

Читайте также: