Гибкая солнечная батарея

Гибкие солнечные батареи
(На русском языке)

Солнечная энергетика занимает малый процент от общего объема выработки электроэнергии, но это уже не далекое будущее, а реальная современность. Хотя до сих пор солнечные батареи имеют такую ​​высокую стоимость, не оправдывает себя за все время их эксплуатации, солнечные батареи стали наиболее распространенными устройствами для преобразования солнечной энергии в электрическую. Реального КПД солнечной батареи трудно назвать высоким. В лабораторных условиях высокий результат - 32%. В реальных условиях трудно дотянуть до 20%. Ниже приведены таблицу максимальных КПД доступных в настоящее время типов солнечных батарей. Данные получены в лабораторных условиях:

Тип Коэффициент фотоэлектрического преобразования,% Кремниевые Si (кристаллический) 24,7 Si (поликристаллический) 20,3 Si (тонко пленочная передача) 16,6 Si (тонко пленочный субмодуля) 10,4 III-V GaAs (кристаллический) 25,1 GaAs ((тонкопленочный) 24,5 GaAs (поликристаллический) 18,2 InP (кристаллический) 21,9 Тонкие пленки халькогенидов CIGS (фотоэлемент) 19,9 CIGS (субмодуля) 16,6 CdTe (фотоэлемент) 16,5 Аморфный / нанокристаллических кремний Si (аморфный) 9,5 Si (нанокристаллический) 10,1 Фотохимические На базе органических красителей 10,4 На базе органических красителей (субмодуля) 7,9 Органические Органический полимер 5,15 Многослойные Ga InP / GaAs / Ge 32,0 GaInP / GaAs 30,3 GaAs / CIS (тонкопленочный) 25,8 a-Si / mc-Si (тонкий субмодуля) 11,7

Несмотря на невысокий КПД, солнечные батареи более популярными, чем системы с концентраторами солнечной энергии. В таких системах рабочее тело (жидкость или газ) нагревают с помощью солнечного концентратора. Затем накопленную тепловую энергию превращают в электрическую, как на обычных тепловых электростанциях. Иногда для вращения генератора используют двигатель стерлинга, который работает на солнечной энергии.

Солнечные батареи имеют некоторые преимущества, которые обеспечили им популярность несмотря на немалую цену:

• отсутствие движущихся частей. Это упрощает монтаж и обслуживание. Это очень важно при использовании в жилых домах, где наличие шума может раздражать жителей;
• не обязательно четкое ориентирование на солнце. Солнечная батарея работает даже когда лучи солнца падают под острым углом, хоть понятно, что это снижает эффективность. Чего не скажешь о солнечных концентраторы. Даже небольшое отклонение от оптимального положения к солнцу, снижает мощность концентратора практически до нуля;
• солнечная батарея работает при рассеянном освещении, например при облачной погоде. Так, эффективность солнечных батарей будет ниже, но она хоть что-то будет генерировать, в отличие от солнечных концентраторов, которые работают только при наличии прямых солнечных лучей.

Перейдем от теории к экспериментам. Я заказал для испытаний гибкую солнечную батарею в http://plasticphotovoltaics.org/ . Кстати, бесплатно. Ее даже не паковали. Наклеили адрес и отправили обычной почтой. Это действительно Сверхгибкий пленочная солнечная батарея. Такую батарею можно свернуть в рулон и транспортировать в тубусе. Она не боится ударов и деформации. Поскольку это тонкая и почти прозрачная пленка ее можно наклеить на окна, стены и тому подобное. А пленочная технология позволяет значительно уменьшить вес, стоимость солнечных батарей и их транспортировку и монтаж.

Но по эффективности таких батарей? Как и ожидалось, пленочная технология не может обеспечить высокой эффективности по кристаллические и поликристаллические батареи.
Для сравнения я взял кристаллическую и нашу подопытную Сверхгибкий пленочную солнечную батарею.

Эксперименты показали следующие результаты:

Кристаллическая Пленочный Напряжение холостого хода, B 2.22 8.14 Ток короткого замыкания, мА 24.2 7.15 Длина, мм 40 100 Ширина, мм 40 80 Площадь, cm2 16 80

При нагрузке загрузкой 12 Ом такие данные:

Кристаллическая Пленочный Напряжение, В 0.2 0.082 Ток, мА 23 6.8

Первое, что приходит в голову, когда в руках держите солнечную батарею, это присоединить к ней что-то, что визуально подтвердит работу батареи. Я подключил обычный коллекторный микромотор. Кристаллическая батарея при достаточно хорошем освещении обращала его. Пленочная не смогла сдвинуть микродвигателя с места. Это не отображает реальную мощность солнечных батарей. На самом деле, максимальная мощность конкретной модели солнечной батареи достигается при определенном, оптимальном нагрузке.

В следующем эксперименте я менял сопротивление нагрузки, при этом измерял напряжение и ток. По полученным данным создал графики для обеих солнечных батарей, отражающие их мощность в зависимости от нагрузки.

Приблизительные графики такие:

Я назвал графики приблизительным, поскольку освещение было не максимально. Однако, главная цель НЕ выяснить абсолютные значения, а показать, что эффективность использования солнечных батарей также зависит от их правильного подбора к нагрузке.

Из полученных данных выяснилось, что максимальная мощность этих двух солнечных батарей примерно одинакова, но достигается при различных нагрузках. Кристаллическая батарея более эффективна при пленочную при больших токах. Обратите внимание на размеры этих двух батарей. Площадь пленочной солнечной батареи в 5 раз больше кристаллическую, при почти одинаковой мощности. Но вес пленочной батареи значительно ниже.

Итак, можно сказать, что эффективность пленочных батарей в разы ниже, что является логичным и ожидаемым результатом. Но, если цена их будет ниже в 5-6 раз за кристаллические, это может вызвать небольшой бум. Надеюсь, хотя бы в сфере сверхлегких, мобильных, раскладных автономных солнечных мини станций, например для туристов. Также, использование пленочной технологии позволит создавать, например, наклейки на стекла, одновременно будут защищать помещение от излишнего солнечного света и одновременно заряжать Ваш мобильный далее. Сверхнизкая вес таких батарей может расширить их использование в миниатюрных решениях. Гибкость таких батарей может позволить монтировать их в одежду, или любые другие вещи.

Успехов!

Смотри также: