Тонкопленочные солнечные батареи

3 апреля 2018

Тонкопленочные батареи активно используют в разных областях: как для частных солнечных электростанций, так и для больших гелиоустановок.

  1. Принцип работы
  2. КПД
  3. Преимущества
  4. Недостатки

Все имеющиеся солнечные батареи делятся на 2 вида:

  • кремниевые
  • тонкопленочные

Разница между ними состоит в материале, из которого они изготовлены. Так, основным сырьём для производства первого вида батарей является кремний. И они занимают большую часть международного рынка альтернативной энергетики.

Однако технологии совершенствуются год от года. Cпециалисты сходятся во мнении, что будущее за тонкопленочными модулями, которые при хороших технических характеристиках стоят значительно меньше.

Принцип работы

Принцип работы ничем не отличается от других видов. Здесь также главная роль принадлежит фотоэлектрическим элементам, выполняющим работу полупроводника. Но у этого вида фотоэлементы состоят не из кремния, а из других материалов. Это может быть:

  • теллурид кадмия,
  • медь,
  • галлий,
  • индий,
  • селенид,
  • аморфный кремний,
  • либо органические элементы.

Технология производства тонкопленочной панели: на тонкую (обычно полимерную) подложку распыляют полупроводниковые соединения на основе элементов. И сверху их покрывают защитным слоем.

КПД тонкопленочных панелей

КПД сегодня в среднем составляет 5%, однако, например, модули на основе меди-галлия-индия достигают КПД порядка 20%. Т.к. технология их производства год от года совершенствуется, то и КПД постепенно растет.

Преимущества

Одна из разновидностей тонкопленочных панелей – «гибкие» панели обладают следующими достоинствами.

Гибкость

Малая толщина (менее 1 мкм) и хорошая гибкость. Благодаря этому их можно размещать на любых поверхностях, даже на сильно искривленных.

Чувствительность к рассеянному свету

Такие солнечные модули способны хорошо поглощать рассеянный свет, что повышает их суммарную выработку электроэнергии на 10-12% при использовании в больших гелио-станциях по сравнению с другими видами панелей, обладающими идентичными характеристиками.

Легкость

Гибкие тонкопленочные модули имеют малый вес. Поэтому при монтаже не возникает каких-либо затруднений. Некоторые из них обладают также полупрозрачностью. А значит, такие панели можно устанавливать даже на стекла домов, автомобилей и т.д. При этом часть света будет проникать внутрь, а часть – преобразовываться в электроэнергию.

Ударопрочность

Они ударопрочны и выдерживают практически любые погодные условия. С тонкопленочными панелями ничего не произойдёт во время града, сильного дождя и снегопада. Гибкие тонкопленочные панели выдержат и удар об землю.

Эффективность при высоких температурах

Кроме этого панели из тонкой пленки хорошо зарекомендовали себя при работе в странах с жарким климатом, они способны выдерживать большие температуры, не снижая своей эффективности.

Эстетичность

Еще одно немаловажное достоинство данного вида панелей – они имеют прекрасный эстетический вид. Ими можно украсить крышу или любую другую поверхность, заделать все имеющиеся неровности и шероховатости.

Тонкопленочные панели эффективно работают и в крупных энергосистемах, имеющих мощность 10-15 кВт. Они экологичны и просты в эксплуатации.

И для многих главное их достоинство в низкой стоимости. Сегодня цена на аморфные тонкопленочные батареи начинается от 6 тыс. руб. Импортные батареи на основе меди, индия, галлия стоят порядка 13 тыс. руб.

Недостатки

Низкий КПД

Первое, это довольно низкий КПД по сравнению с другими видами панелей. Для выработки определенной мощности вам потребуется установить данный вид батарей на большую площадь, чем тех же кристаллических модулей. Кроме этого, они могут при очень высоких температурах нагреваться и снижать уровень КПД. Также для их эффективной работы в крупных гелиостанциях требуется покупка и установка высоковольтных инверторов и контроллеров.

Меньший срок службы

Что касается срока службы, здесь тонкопленочные батареи пока уступают батареям из кристаллов. В среднем они служат порядка 20-25 лет. Но если первое поколение данного вида панелей имело срок службы всего 8 лет, то третье поколение уже достигло 20-23 лет. За годы службы (порядка 15-20 лет) эффективность работы тонкопленочных модулей падает в среднем на 40%.

Где применяют тонкопленочные солнечные панели? Прямо скажем - везде. Они зарекомендовали себя как в походных условиях (их легко установить на крыше палатки, небольшой лодке и т.д.). Ими можно зарядить телефон, ноутбук, фонарик, приготовить еду и сделать другие необходимые вещи с помощью электричества. Такие батареи успешно применяют для установки на частных домах. Они хорошо подойдут для центрального региона России, где преобладают пасмурные дни, нередко зафиксирована повышенная туманность, ведь они очень хорошо способны поглощать именно рассеянный свет.

Активно используют их и в жарких странах, и в мощных гелиостанциях. Также тонкопленочные панели могут быть применены в тех местах, где встречается повышенная пыльность с преобладанием в атмосфере множества инородных частиц.

Для продления срока службы необходимо придерживаться простых правил:

  • следует несколько раз в год проводить очистку поверхности панели от скопления пыли, грязи, мусора. Не следует размещать панели в труднодоступных местах, чтобы облегчить себе процесс уборки.
  • зимой следует очищать панели от наростов снега, которые не дают панели правильно работать.
  • в некоторых регионах целесообразно будет установить ветрозаградительные конструкции для улучшения эффективности работы тонкопленочных солнечных панелей.

Что касается срока окупаемости тонкопленочной солнечной батареи, в среднем она составляет 7-10 лет в зависимости от интенсивности использования, региона применения, правильности монтажа и других факторов.

Особенности тонкопленочных солнечных батареи