Ak-montazh.ru

Интернет-энциклопедия по ремонту
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Гибкие солнечные батареи: обзор типовых конструкций, их характеристик и особенностей подключения

Гибкие солнечные батареи: особенности подключения, характеристики и типовые конструкции

Жизнь человечества, в определенном смысле, можно рассматривать, как непрерывную борьбу за получение энергии. Вся деятельность современной цивилизации завязана на использовании электрической энергии и на сегодняшний день существует несколько способов ее получения – от превращения в электричество энергии падающей воды, до получения электроэнергии от солнечного излучения.

Получение электроэнергии от лучей Солнца — наиболее перспективная и быстроразвивающаяся идея. Возможность бесплатно получать энергию от источника, который будет ее выдавать в течение миллионов лет – поражает воображение. Фактически, эту возможность можно задействовать географически в любом месте земного шара, причем практически даром. Окружающая природа при получении энергии от солнечного света не получает никаких вредных воздействий. Обладать таким эффективно работающим агрегатом, дающим электроэнергию без ограничений и совершенно бесплатно, рад был бы каждый.

Солнечная энергетика развивается быстрыми темпами. Сегодня энергию Солнца вполне возможно преобразовывать в электрическую энергию уже непосредственно в собственном доме. Время габаритных солнечных батарей постепенно уходит. На смену им поступают гибкие солнечные панели. Попробуем в этой статье разобраться, что это за изделия, и на каком принципе основана их работа. Также рассмотрим, как можно произвести монтаж этих изделий в домашних условиях.

Отличие гибких батарей от прочих

Работа данного устройства основана на таком явлении, как фотовольтаика, то есть на получении электрической энергии посредством использования фоточувствительных элементов. Многим еще из школьных уроков физики известно, что свет, с физической точки зрения, рассматривается одновременно, как фотон (частица света), и как волна. Фотовольтаика, это возможность преобразования энергии частиц света – фотонов, в электрическую энергию. В этом процессе задействуются фотоэлементы, состоящие из полупроводниковых материалов разных типов.

Так называемый полупроводник N-типа обладает «лишними» электронами, а полупроводник P-типа, наоборот, испытывает дефицит электронов. Фотоэлемент создается из обоих типов полупроводников, которые образуют двухслойную конструкцию и объединяются в панели, которые, как правило, могут находиться в раме из прочного металла. В настоящее время идет активная работа по облегчению фотопанелей и уменьшению их жесткости. На первый план выходят гибкие энергогенерирующие элементы минимально возможного веса.

Как работают гибкие панели

На фотоэлемент, со стороны N-слоя, попадают лучи солнечного света. Частицы света, фотоны, «врезаются» в полупроводник и «вышибают» с орбит лишние электроны, поскольку у ядра не хватает энергии, чтобы их удержать. Выбитые частицы попадают на поверхность P-слоя и «размещаются» на орбитах атомов, где существует дефицит электронов. Таким образов, один слой фотоэлемента (верхний) играет роль катода, другой (нижний) – роль анода. Движение электронов создает электрический ток, который используется для различных целей, например, для зарядки аккумулятора.

Гибкие солнечные батареи: особенности подключения, характеристики и типовые конструкции

При производстве пленочных гибких солнечных элементов используют напыление полимеров совместно с тонким слоем алюминия. Эта технология позволяет получать легкие и тонкие изделия. Эта технология еще молода, но ее перспективное будущее не вызывает у специалистов никаких сомнений.

Достоинства гибких изделий

Гибкие солнечные батареи обладают массой положительных качеств, которые делают их чрезвычайно перспективными.

  • гибкие батареи обладают малым весом и небольшими размерами;
  • изделия эластичны;
  • обладают высокой производительностью;
  • их производство более экономично;
  • они экологичны и просты в эксплуатации.

Гибкие солнечные батареи: особенности подключения, характеристики и типовые конструкции

Такие физические параметры солнечных батарей, как размеры и вес, очень актуальны при эксплуатации устройств. Для обеспечения электрической энергией большого жилого дома потребуется немалое количество панелей и при их большом весе придется проводить работы по укреплению конструкции дома, что значительно удорожит их установку.

Кремниевые батареи обладают достаточно высокой производительностью. Они способны преобразовать в электрическую энергию до 20% от энергии попадающих на них солнечных лучей. То есть, для того, чтобы получить мощность в 40 ватт, надо, чтобы энергия солнечного излучения, попадающего на батарею, была не менее 200 ватт.

Гибкие батареи значительно лучше работают в пасмурную погоду, чем жесткие кремневые конструкции. К примеру, в облачную погоду обычная батарея способна выдавать не более 10% от номинальной мощности, а аморфная гибкая панель – 50%.

Перспективы использования солнечных батарей основаны на таких глобальных возможностях, как фактическая бесконечность энергии Солнца и бесплатность ее получения. Помимо этого, получение энергии с помощью солнечных панелей не приводит к ухудшению экологической обстановки на планете – не надо перекрывать реки для создания гидроэлектростанций, не надо сжигать углеводороды и использовать ядерное топливо.

Гибкие солнечные батареи: особенности подключения, характеристики и типовые конструкции

Недостатки солнечных батарей гибкого типа

Как говорили древние – и на Солнце есть пятна. Тем более они есть и у солнечных батарей.

  1. Технология производства этих изделий еще несовершенна, она делает только первые шаги. Пик ее возможностей еще далеко не достигнут. Производительность этих изделий еще недостаточно высокая, она ниже, чем у поли- и монокристаллических изделий.
  2. Слой напыления и алюминиевая фольга достаточно быстро теряют свою функциональность. Гарантия на эти изделия дается только на три года. Затем фотоэлементы начинают выходить из строя, и их надо будет менять.
  3. Окупаемость этих батарей занимает длительное время.
  4. Стоимость этих панелей высока.
  5. Для функционирования тонких панелей придется использовать большое количество различного дорогостоящего оборудования.
  6. Эффективная работа батареи зависит от освещения, а значит, от погоды.
Читайте так же:
Преимущества и недостатки использования септиков

На сегодняшний день одна панель, мощностью в 150 Вт, стоит до 40 тысяч рублей. Чтобы обеспечить для дома стандартные 3 кВт, потребуется два десятка изделий. Помимо них надо будет приобрести аккумуляторы и прочее оборудования, которое также стоит недешево. Поэтому, стоимость киловатт-часа будет весьма приличной и окупаемость установки может растянуться на годы.

Где применяют энергию, получаемую от солнца

Несмотря на минусы, гибкие солнечные батареи применяют очень широко. Без них уже нельзя представить себе многие электронные изделия, автомобили, самолеты, космические аппараты. При помощи этих изделий получают электрическую энергию для жилых зданий и промышленных сооружений.

В быту также широко используются зарядные устройства на гибких солнечных элементах. Путешественники добывают электроэнергию в любой точке Земли с помощью гибких панелей, как и геологи и отдельные виды спецслужб. Идей, как использовать гибкое полотно для получения энергии, много. Очень перспективной кажется, в недалеком будущем, возможность получения электроэнергии непосредственно от дорожного полотна, на которое будет укладываться гибкая панель. Такие «солнечные» дороги уже строятся и реально существуют.

Гибкие солнечные батареи: особенности подключения, характеристики и типовые конструкции

Особенности эксплуатации гибких панелей

Изделия применяются в условиях, где к ним предъявляются особые требования. В первую очередь пользователя всегда интересует вопрос, как будет функционировать изделие в условиях отсутствия прямого солнечного света. Действительно, в пасмурную погоду эффективность панелей невысока. Если в системе задействованы аккумуляторы, то необходимо будет переключиться на них. Понятно, что они должны всегда быть готовыми к работе.

Важно знать, что эффективность работы фотоэлемента значительно снижается при его нагревании.

Если предполагается устанавливать гибкие батареи на каком-то объекте, то надо учитывать количество солнечных дней, характерных для этого региона. Наиболее перспективными, в части эксплуатации гибких солнечных панелей, являются южные района страны, где солнце находится на небе дольше и светит ярче, чем в других местах.

Из-за того, что планета Земля, относительно Солнца, достаточно часто меняет свое положение, солнечные панели наиболее удобно располагать под углом к горизонту в 35-40 градусов с южной стороны здания.

Гибкие солнечные батареи: особенности подключения, характеристики и типовые конструкции

Монтаж солнечных батарей на крыше дома

Прежде чем начать монтаж аморфных гибких солнечных батарей на крыше, надо составить план проведения работ. Надо определиться с количеством панелей, изучить последовательность монтажа и ознакомиться с правилами их обслуживания.

Расчет количество панелей начинается с проекта

Необходимо знать, какое количество электроэнергии потребляется объектом в сутки, и высчитать суммарную мощность фотоэлементов, необходимую для этих потребностей. Надо рассчитать количество аккумуляторов и панелей. Расчет затрачиваемой электроэнергии происходит просто. Для этого надо посмотреть в паспорта электроприборов или на их шильдики, где которых написаны характеристики прибора и количество потребляемых ватт.

Потребляемая мощность бытовых и осветительных приборов складывается и, исходя из полученного результата, надо выбирать инвертор — устройство, которое преобразует получаемый от солнечных батарей постоянный ток в переменный с нужной частотой. Практика показывает, что инвертор надо выбирать с мощностью, на 0.5 кВт больше расчетной, это обезопасит пользователей от перегрузки прибора. Если предполагается использовать в доме аккумуляторные батареи, то надо заранее рассчитать их емкость.

Для этого, надо взять высчитанную заранее суммарную мощность, потребляемую домашними приборами, и поделить ее на напряжение, которое выдает солнечная батарея. Однако, разряд большинства аккумуляторных батарей до нуля не допускается, они могут разряжаться максимум до 40%, иначе работать будут некачественно и быстро выйдут из строя. Эти проценты надо учитывать при расчете емкости аккумулятора. Например, если суммарная мощность потребления в доме равна 750 Вт, а аккумуляторы используются 12-ти вольтовые, то формула расчете емкости будет выглядеть так 750 Вт/(12Вх0,4)=156,25 А•ч, где 0.4 – коэффициент, соответствующий 40% заряда.

Для того, чтобы получить такую емкость, надо объединить две батареи по 100 А•ч каждая.

На выбор числа панелей влияет мощность модели и географическое местоположение объекта. Идеальный вариант — найти такое место для установки, где количество солнечной энергии будет максимальным в течение дня. Для того, чтобы максимально реальнее оценить уровень солнечной радиации в региона, берут его декабрьское значение. Этот показатель перемножается на количество дней в месяце и получается число киловатт, которое «падает» на квадратный метр гибкой батареи в декабре.

В разных районах страны это значение будет кардинально отличаться. К примеру, в Москве эта мощность равна 10,23 кВт/м2, а в Сочи в три раза больше — 38,75 кВт/м2. Этот показатель называют числом пикочасов. Из числа, показывающего максимальное среднемесячное потребление (в нашем случае 750 кВт) вычисляем среднемесячное потребление. Получается 25 кВт и это значит, что гибкие батареи должны за месяц выдавать пользователю в районе 24 кВт, а еще лучше – 30 кВт.

Читайте так же:
Вспомогательные приёмы для чистки канализационных колодцев

Из этих вычислений можно определить 1 пикочас. Для Москвы он будет равен 30/10,23 = 2,93 кВт. Следовательно, количество панелей в доме посчитать не трудно. При мощности панелей в 150 Вт, их надо будет установить в количестве 20 штук (2,93/0,15= 20). Все эти несложные вычисления помогут приобрести инвертор необходимой мощности, аккумуляторы и непосредственно, сами гибкие панели в том количестве, которое необходимо для получения необходимой энергии.

Особенности монтажа солнечных элементов

Установка оборудования вполне может быть осуществлена самостоятельно. Для начала, надо определиться, где будут располагаться панели. Их можно установить в разных местах: на фасаде, на крыше, на объекте вне здания или в комбинированном варианте. Как правило, панели ставят на крыше, это самый распространенный вариант.

Однако, некоторые дома имеют крыши, на которые ничего установить нельзя (они могут быть затенены или иметь сложный доступ) – в этих случаях строиться специальный каркас, на который и устанавливаются батареи. Солнечные батареи, расположенные на отдельном каркасе, можно поставить на самый освещенный участок территории, что повышает их эффективность.

Нижняя часть гибких батарей снабжена смолянистым липким слоем под защитной пленкой. Достаточно ее снять и приклеить панель в месте, выбранном для ее установки. Поверхность для приклеивания не должна быть грязной и запыленной. С одной стороны от солнечного модуля отходят два кабеля. Их можно использовать для последовательного подключения нескольких солнечных батарей к одной шине.

Гибкие солнечные батареи: особенности подключения, характеристики и типовые конструкции

Как ухаживать за системой

Гибкие солнечные панели требуют постоянного ухода. За ними надо следить, контролируя чистоту их поверхности, в случае загрязнения которых эффективность солнечных батарей значительно снижается. Все, что может попасть на них: пыль, помет птиц, листья деревьев, грязь необходимо сразу же удалить – любой мусор блокирует поступление солнечных лучей к поверхности фотоэлементов.

Поскольку солнечные батареи надо постоянно протирать, место их расположения должно быть доступно для рук человека. Устанавливать их в местах, где доступ ограничен, не только нецелесообразно, но и опасно для здоровья. Если же более простого места не существует, то для обслуживания системы надо обращаться в специальные компании, которые имеют специальную технику и оборудование. Особенно сложно ухаживать за солнечными батареями в зимнее время. Они могут быть полностью завалены снегом, что прекратит их функционирование.

Гибкие солнечные батареи: особенности подключения, характеристики и типовые конструкции

Выводы

Наличие солнечных батарей позволяет владельцу дома не зависеть от цен на горючее и магистральное электричество. Вложив некую сумму однажды, можно получать собственную электроэнергию в неограниченном количестве. За альтернативной системой получения энергии стоит будущее и рано или поздно все человечество станет пользоваться бесплатной солнечной энергией для своих нужд, как в промышленности, так и в быту.

Гибкие солнечные панели. Выбор из 6 лучших вариантов

Среди альтернативных источников энергии для частного использования одним из наиболее перспективных вариантов признаны солнечные панели. Это обусловлено разнообразием предложений на рынке, практичностью, простотой построения автономных систем электроснабжения для частных и даже многоквартирных домов.

blank

alt

Гибкие солнечные батареи и жесткие конструкции – разница в технологиях и характеристиках

blank

В сфере солнечных панелей наметилась жесткая конкуренция между:

  • С одной стороны – традиционными поликристаллическими и монокристаллическими батареями в исполнении на жесткой раме;
  • С другой – гибкими панелями на базе аморфного кремния, полиморфными и полимерными солнечными элементами.

У каждой из групп есть собственные достоинства и недостатки.

Жесткие моно- и поликристаллические кремниевые батареи с 30% и 53% рынка соответственно, пока, безусловно, лидируют. Для такого положения дел есть веские основания:

Именно по этой причине спрос на моно-/поликристаллические солнечные батареи продолжает расти, заинтересованность в них частных покупателей уже практически достигла уровня покупок предприятиями.

Взрывной рост этого спроса сдерживают несколько факторов:

Свои особенности есть и у каждой из разновидностей гибких панелей.

Виды и свойства гибких солнечных панелей

blank

Сегодня разрабатываются и выпускаются несколько принципиально разных видов гибких солнечных батарей. Они отличаются используемыми материалами и технологиями, что, в свою очередь определяет как характеристики, так и особенности монтажа и эксплуатации.

Аморфные панели (элементы из аморфного кремния)

Аморфные гибкие солнечные панели создаются на базе элементов из аморфного кремния (a-Si). Такое название получил гидрид кремния, образующийся в результате распада силана или кремневодорода (SiH4) под воздействием электрического разряда.

blank

Соединение превосходит кристаллический кремний по коэффициенту поглощения – для полного поглощения солнечного излучения достаточно слоя толщиной 0.5-1 мкм по сравнению со 100-300 мкм для кремниевых кристаллов.

Кроме того, достаточно низкая температура осаждения (порядка 150 о С) позволяет формировать пленки необходимой для фотовольтатики толщины не только на металлической или стеклянной, но и на полимерной основе, причем сделать этот процесс непрерывным.

Читайте так же:
Обзор бетонных желобов для отвода воды

blank

Еще одно достоинство технологии – дешевизна сырья, поскольку для получения кремневодорода не требуется высокая степень очистки кремния. Это позволяет использовать в производстве отходы предприятий металлургической отрасли, поступающие на утилизацию кремниевые солнечные батареи и другие дешевые источники.

alt

Из серьезных недостатков технологии следует выделить:

  1. Ускоренную деградацию пленок под воздействием ультрафиолета и высокой температуры, что снижает срок службы панелей до 3-5 лет. Бороться с ним можно применением защищающих от УФИ ламинирующих пленок и применение в конструкции эффективных теплоотводов.
  2. Относительно низкий по сравнению с кристаллическим кремнием коэффициент конверсии, что снижает КПД батареи в целом и требует значительного увеличения площади панелей для обеспечения необходимой потребителям мощности генерации. В настоящий момент единственный путь повышения эффективности – совершенствование технологий.
Поколения аморфных солнечных панелей

blank

Сегодня на рынке можно найти устройства уже трех поколений аморфных солнечных модулей.

Гибкие солнечные панели: преимущества и отличия от жестких

Как реальная альтернатива традиционным жестким модулям, гибкие солнечные батареи начали появляться около 10 лет назад. Принцип их действия ничем не отличается от «классики», однако ряд конструктивных и физических особенностей открывает путь к блестящим перспективам. За минувшее десятилетие тонкопленочная фотовольтаика значительно повысила свой КПД и сегодня занимает около 20% рынка. По прогнозам специалистов, новые поколения «солнечных пленок» к 2040-2050 годам практически полностью вытеснят жесткие модификации.

Чем гибкие солнечные панели отличаются от жестких модулей

Первое отличие заключается в процессе производства. Базой «классики» служат выращенные по специальной технологии крупные кристаллы кремния. Далее они нарезаются на тонкие пластинки толщиной около 0,3 мм, которые становятся основой прямоугольных ячеек. Полученные элементы;

  • укладываются рядами на стеклотекстолитовую подложку;
  • соединяются в единую батарею, обычно в прочной алюминиевой раме;
  • накрываются листом толстого каленого стекла;
  • герметизируются.

Результатом становится тяжелый, неэластичный и сравнительно хрупкий модуль. Его невозможно смонтировать на криволинейную поверхность, он чувствителен к перегреву и направлению на солнце.

Гибкие солнечные панели конструктивно сильно отличаются от своих предшественников. Полупроводниковый слой – даже кремниевый – делают методом напыления на сверхтонкие стальные ленты. Таких слоев может быть несколько, причем не обязательно из одного материала. После подключения электродов основа ламинируется.

Полученная в итоге конструкция представляет собой тонкую пленку, способную изгибаться и даже перекручиваться под любыми углами. Наиболее современные модели печатаются на промышленных 3D-принтерах и легко сворачиваются в рулоны. Гибкие батареи могут:

  • нарезаться произвольным образом;
  • эффективно использоваться в портативных переносных устройствах;
  • укладываться в чехлы или футляры;
  • встраиваться в крыши, окна и т.д.

Они легче, долговечнее, менее чувствительные к неблагоприятным погодным условиям и дешевле в производстве. Исключение составляют только модификации на дорогостоящих редкоземельных металлах, которые используются аэрокосмической промышленностью.

Краткий обзор гибких солнечных панелей без применения кремния

Несмотря на то, что во многих тонкопленочных моделях по-прежнему используется кремний, большинство современных пленок изготавливаются по безкремниевой технологии.

1. Аморфный кремний A-Si.

С момента появления тонкопленочной технологии на базе аморфного кремния ожидалось, что именно эта модификация батарей второго поколения станет ведущей на мировом рынке. Однако к концу второго десятилетия 21 века, несмотря на повышение КПД A-Si до 14-16%, конкуренции с более производительными пленками CdTe та CIGS они не выдержали. Около 20% рынка фотоэлектрических элементов аморфный кремний сохранил. Но технологические наработки последних лет в основном «ушли» в сферу производства ЖК-дисплеев, микротранзисторов и рентгеновских пленок.

2. Теллурид-кадмиевые CdTe.

К 2020 году стали наиболее распространенной модификацией рынка гибких батарей, хотя сохранился выпуск и жестких вариантов. Пользуется популярностью благодаря низкой стоимости и высокой эффективности, в том числе в неидеальных условиях освещения. КПД серийных изделий достигает 20-22%. Температурный коэффициент в 2-3 раза ниже, чем у Mono-Si и Poli-Si, что способствует их массовому применению в жарком климате.

3. Сульфид индия/меди/галлия (CIGS).

Наиболее эффективный на сегодня вариант гибких панелей. Высокая себестоимость производства не позволяет массово использовать их «на земле», однако все космические аппараты оборудованы именно этим типом фотовольтаики. КПД лучших образцов достигает 35-40% и выше. Предельно надежны и минимально деградируют даже в экстремальных условиях чрезмерно низких и высоких температур.

4. Гибкие солнечные батареи на основе полимеров, органики и квантовых точек

Являются представителями третьего поколения тонких пленок. Массовому внедрению пока препятствует сравнительно низкий – менее года – срок эффективной службы, а также КПД в диапазоне 14-17%. Тем не менее, именно этот класс считается наиболее перспективным, ввиду достижения в самом ближайшем будущем:

  • общедоступного и дешевого производства;
  • максимальной функциональности;
  • экологической безопасности;
  • возможности делать пленки практически прозрачными.

Достоинства и недостатки в сравнении с жесткими модулями

Гибкие панели выигрывают у классических конкурентов практически по всем параметрам. Главными из них являются два наиболее важных достоинства

Читайте так же:
Можно ли ливневую канализацию соединить с дренажем

1. Среднегодовая производительность.

Практически в любых регионах с количеством солнечных дней в году менее 300, тонкопленочные варианты оказываются эффективнее. Их КПД резко не «проседает» при рассеянном и падающем под большими углами свете.

Они малочувствительны к температурам вплоть до 60-70°C, в то время как кремниевые модули при таком нагреве теряют около 20% генерации. Это сильно сокращает срок окупаемости СЭС на «пленочной» базе и делает вложения в покупку более выгодными.

2. Функциональность.

Благодаря эластичности и малому весу, гибкие батареи могут широко применяться там, где установка традиционных модулей невозможна. Ими можно покрывать изогнутые крыши теплиц, дугообразных остановок общественного и частного транспорта, дизайнерских зданий с нелинейной формой кровли.

Тонкие пленки уже сегодня можно вставлять даже в одежду и обувь, чем часто пользуются модные дизайнеры. Кроме того, быстро набирает популярность комплектация гибкими панелями некоторых видов автомобилей и общественного транспорта. В Китае электробусы, питающиеся от тонкопленочных солнечных батарей, в нескольких небольших городах полностью вытеснили классический вид автобусов.

Частично прозрачные модификации обладают еще более широкими возможностями. В перспективах самого ближайшего будущего – переход на энергосберегающие панорамные окна в офисах крупнейших компаний всех развитых стран мира.

Основных недостатков на сегодняшний день тоже два.

1. КПД при идеальной освещенности и цены.

Доступные по цене гибкие панели пока проигрывают в максимальной эффективности лучшим модулям на базе кремния. У первых – как правило, это теллурид-кадмиевые CdTe – КПД в яркий солнечный день достигает 21%. Для монокристаллических ячеек этот показатель на 3-4% выше. При ухудшении условий освещения ситуация начинает меняться, но в южных солнечных регионах крупные СЭС пока предпочитают использовать Mono-Si и Poli-Si.

Обратная ситуация складывается с гибкими батареями на редкоземельных элементах. КПД у CIGS выше, но стоимость настолько высока, что их использование пока целесообразно только в высокотехнологичных отраслях, где цена изделия не критична.

2. Проблема с утилизацией.

Все без исключения гибкие солнечные батареи являются экологически чистыми в процессе эксплуатации. Однако по завершении срока службы их утилизация обходится производителям в немалые суммы. Причина этого – в ядовитости теллура, галлия, кадмия, германия и прочих редкоземельных элементов, что требует применения дорогостоящих технологий при их захоронении.

Решить проблему кардинально поможет только переход на третье поколение панелей, созданных на основе безопасных природных минералов и органики.

Сферы применения

Помимо ситуаций, где тонкопленочные модификации могут использоваться наравне с классикой, существует несколько сфер, где применение традиционных модулей неудобно или невозможно вовсе:

  • благодаря чрезвычайно малой массе, гибкие батареи часто устанавливаются на дроны, а также электрические и гибридные автомобили:
  • использование солнечных пленок очень удобно в портативных СЭС небольшой мощности, что быстро оценили любители многодневных походов пешком или на лодках;
  • начинается постепенное внедрение тонкопленочной фотовольтаики в традиционные предметы гардероба – одежду, обувь, а также рюкзаки и сумки;
  • эластичность и небольшой вес незаменимы при снабжении энергией солнца теплиц и прочих конструкций с нелинейной формой кровли, не приспособленных к высокой нагрузке;
  • во многих странах гибкие панели массово покрывают навесы над стоянками авто и остановками общественного транспорта;
  • в самом ближайшем будущем тонкие пленки начнут интегрироваться не только в крыши, но и в окна.

Новая гелио технология быстро завоевывает мир, хотя и находится пока в стадии становления. Основным ее преимуществом перед классическими жесткими вариантами является мобильность и варианции использования.

Традиционные кремниевые модули практически не имеют возможностей дальнейшего усовершенствования. Пленочные батареи, напротив, способны в разы увеличить свой КПД, стать еще более функциональными, дешевыми и абсолютно безопасными для окружающей среды.

Гибкие солнечные панели, их особенности и устройство

В наше время особое значение приобретают возобновляемые источники энергии. Один из них – солнечные батареи. Раньше они стоили очень дорого и были только жёсткими. Это ограничивало применение таких источников электроэнергии. Сейчас солнечные элементы подешевели и кроме жёстких появились гибкие солнечные панели.

Устройство жёстких и гибких панелей

Любая солнечная батарея представляет собой слой полупроводника (используется кремний с добавками других элементов), нанесённый на основание. К нему прикрепляются электроды, и вся конструкция покрывается защитным слоем.

Жёсткие панели

Жесткая панель

Установка жесткой солнечной панели на крышу дома

Жёсткие батареи изготавливаются из кристалла кремния. Его режут на пластинки необходимого размера толщиной 0,3 мм, их наклеиваются на основание, которое определяет прочность конструкции. Чаще всего используется стеклотекстолит. Обычное стекло применяется намного реже, используют его в стационарных конструкциях ввиду их большого веса и низкой прочности. С лицевой стороны панель покрывается герметизирующим слоем.

Такая батарея довольно хрупкая в разложенном состоянии, но в сложенном виде похожа на прочный текстолитовый брусок.

Читайте так же:
Выключатель с датчиком движения: как выбрать и установить выключатель света с датчиком

Гибкие панели

Гибкая панель

Демонстрация свойств гибкой солнечной панели

Гибкие элементы устроены немного иначе. Большое количество слоёв кремния напыляется на гибкое основание. Обычно им служит стальная лента. После этого прикрепляются электроды и вся конструкция ламинируется. Получившуюся плёнку можно скручивать в рулон или изгибать. Поэтому такие батареи получили своё название – гибкие. В сложенном виде этот рулон нуждается в защите, например, в футляре, но в разложенном состоянии довольно прочный благодаря повышенной гибкости.

В переносных моделях гибкие элементы нашиваются на ткань и складываются «гармошкой».

Сферы применения гибких солнечных батарей

Гибкие солнечные панели легче и прочнее кристаллических, но имеют меньшую мощность на единицу площади. Именно эти качества определяют сферы преимущественного использования кристаллических солнечных панелей.

Солнечная панель на жалюзи

Один из вариантов использования гибкой солнечной панели

Устройства эффективны для применения в электромобилях и электросамолётах, где важен каждый грамм веса.

Это же качество имеет решающее значение для альпинистов и в длительных пеших походах. Кроме того, гибкость этих элементов позволяет нашивать их на рюкзаки и куртки. Это можно сделать своими руками. В чехлах панелей всегда есть отверстия для крепления. В этом случае подзарядка аккумуляторов может происходить прямо во время движения.

А если такая батарея закреплена на крыше палатки, то это избавит от необходимости специально для неё искать место установки.

Гибкие панели устанавливаются также на крышах яхт. Гибкий слой основы позволяет повторить форму крыши, и предотвратить срыв батареи ветром и дождём.

На крышах зданий гибкие панели устанавливаются на шифер или черепицу. Основа таких устройств позволяет повторять рельеф кровельных материалов.

Если подложка прозрачная, то её можно прикрепить к стеклу. Такая панель имеет вид тонированного стекла и позволяет использовать для выработки электроэнергию окна.

Преимущества и недостатки

Как любая вещь, гибкие солнечные панели имеют достоинства и изъяны. Лучше всего они видны в сравнении с жёсткими (кристаллическими) солнечными батареями:

  • Стойкость к механическим повреждениям. Гибкие панели можно гнуть и скручивать в рулон. В сложенном виде нужно переносить в футляре или «гармошкой». У жёстких батарей прочность зависит от основы. Чаще всего используется стеклотекстолит толщиной 1-1,5 мм. В разложенном виде панель лучше не переносить, а в сложенном – она похожа на прочный брусок.
  • Мощность. Гибкие батареи имеют меньший КПД (коэффициент полезного действия) и удельную мощность на единицу площади. Их применение предпочтительнее в ситуации, в которой вес имеет решающее значение. Аморфный слой полупроводника лучше улавливает рассеянный солнечный свет.
  • Цена. Гибкие панели дороже жёстких, но их стоимость постепенно снижается. Аналогичная ситуация была со светодиодными лампами – со временем их производство росло, а цены снижались.
  • Использование. Гибкие элементы можно нашивать на одежду, рюкзаки и заряжать аккумуляторы в дороге. Они легче жёстких, поэтому предпочтительнее для установки на электромобили и электросамолёты, дроны, а также в пеших походах. Повторяют кривизну основания и крепятся на шифер или черепицу. Яхта с такими панелями будет обеспечена электроэнергией даже при выключенном двигателе. Жёсткие батареи используются в стационарных и маломобильных конструкциях (охотничьих домиках и многодневных выездах на рыбалку). Крепить эти устройства можно через специальные отверстия, с помощью двухстороннего скотча или силиконового герметика.

Как правильно выбрать солнечную батарею

Есть много критериев, по которым выбираются панели:

  1. Мощность. Зависит от количества аппаратов, прогноза погоды (в пасмурную погоду мощность панелей падает и необходим запас). Для телефонов достаточно 6-9 Вт, для фотоаппарата или планшета – 10-20 Вт, а для ноутбука не менее 15.
  2. Вес. Лучше всего выбирать на сайте производителя или магазина. Если батарея будет переноситься в пешем походе, то нужна самая лёгкая, а при перевозке на автомобиле важнее выбрать батарею с максимальным КПД (коэффициентом полезного действия).
  3. Напряжение. Для зарядки телефона, планшета или фотоаппарата достаточно 5 В. Для ноутбука необходимо 12 В и преобразователь 12-220. Солнечные батареи нужны со встроенным или дополнительным стабилизатором, так как выходное напряжение сильно зависит от яркости света.
  4. Цена. Гибкие панели дороже, однако, эта разница постепенно уменьшается.
  5. Надёжность. Гибкие элементы более надёжные, поэтому предпочтительнее в особо важных ситуациях.

При равных условиях стоит выбрать модель, получившую на специализированных форумах лучшие отзывы.

Ремонт гибкой панели

Несмотря на то что производитель таких панелей из-за конкуренции повышает надёжность своей продукции, возможен выход панели из строя.

Ремонт гибкой солнечной батареи заключается в замене неисправного участка. При отсутствии внешних повреждений найти его можно, подключив к выходу прибор (вольтметр) и последовательно затеняя участки батареи.

Гибкие солнечные панели – это перспективные устройства для мобильного (малой мощности) или стационарного электроснабжения.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию