פיזיקאים מרוסיה שיפרו את היעילות של פאנלים סולאריים ב-20%

קשר בין יעילות לחומרים וטכנולוגיות

כיצד פועלים פאנלים סולאריים? מבוסס על מאפיינים של מוליכים למחצה. האור הנופל עליהם מייצר דפיקה על ידי חלקיקי האלקטרונים שלו הממוקמים במסלול החיצוני של האטומים. מספר רב של אלקטרונים יוצר פוטנציאל זרם חשמלי - בתנאי מעגל סגור.

כדי לספק מחוון מתח רגיל, מודול אחד לא יספיק. ככל שיותר פאנלים כך תפעול הרדיאטורים, שנותנים חשמל לסוללות, שם הוא יצטבר יעיל יותר.מסיבה זו היעילות של פאנלים סולאריים תלויה גם במספר המודולים המותקנים. ככל שהם יותר, כך הם סופגים יותר אנרגיית שמש, ואינדקס ההספק שלהם הופך גבוה בסדר גודל.

האם ניתן לשפר את יעילות הסוללה? ניסיונות כאלה נעשו על ידי יוצריהם, ולא פעם. הדרך החוצה בעתיד עשויה להיות ייצור של אלמנטים המורכבים ממספר חומרים ושכבותיהם. עוקבים אחר החומרים בצורה כזו שהמודולים יכולים לספוג סוגים שונים של אנרגיה.

לדוגמה, אם חומר אחד עובד עם ספקטרום UV, והשני עם ספקטרום אינפרא אדום, היעילות של תאים סולאריים עולה משמעותית. אם אתה חושב ברמת התיאוריה, אז היעילות הגבוהה ביותר יכולה להיות אינדיקטור של כ-90%.

כמו כן, לסוג הסיליקון יש השפעה רבה על היעילות של כל מערכת סולארית. ניתן להשיג את האטומים שלו בכמה דרכים, וכל הלוחות, בהתבסס על זה, מחולקים לשלושה זנים:

• גבישים בודדים;
• polycrystals;
• יסודות סיליקון אמורפיים.

תאים סולאריים מיוצרים מחד-גבישים, שיעילותם היא כ-20%. הם יקרים כי הם היעילים ביותר. Polycrystals הם הרבה יותר נמוכים בעלות, שכן במקרה זה איכות העבודה שלהם תלויה ישירות על טוהר הסיליקון המשמש בייצור שלהם.

אלמנטים המבוססים על סיליקון אמורפי הפכו לבסיס לייצור פאנלים סולאריים גמישים בעלי סרט דק. הטכנולוגיה של הייצור שלהם היא הרבה יותר פשוטה, העלות נמוכה יותר, אבל היעילות היא פחות - לא יותר מ 6%. הם נשחקים מהר. לכן, כדי לשפר את חיי השירות שלהם, מוסיפים להם סלניום, גליום ואינדיום.

נוֹהָג

אלקטרוניקה ניידת

לספק חשמל ו/או להטעין את הסוללות של מוצרי אלקטרוניקה שונים - מחשבונים, נגנים, פנסים וכו'.

אספקת אנרגיה של מבנים

סוללה סולארית על גג הבית

תאים סולאריים גדולים, כמו קולטי שמש, נמצאים בשימוש נרחב באזורים טרופיים וסובטרופיים עם מספר רב של ימי שמש. פופולרי במיוחד במדינות הים התיכון, שם הם ממוקמים על גגות הבתים.

בתים חדשים בספרד מצוידים בדודי שמש מאז מרץ 2007 כדי לספק בין 30% ל-70% מצרכי המים החמים שלהם, בהתאם למיקום הבית ולצריכת המים הצפויה. במבנים שאינם למגורים (מרכזי קניות, בתי חולים וכו') חייבים להיות ציוד פוטו-וולטאי.

נכון לעכשיו, המעבר לפאנלים סולאריים גורם לביקורת רבה בקרב אנשים. זה נובע מעליית מחירי החשמל, עומס בנוף הטבעי. מתנגדי המעבר פאנלים סולאריים זוכים לביקורת על כך מעבר, כבעלי בתים וקרקע שעליהם מותקנים פאנלים סולאריים וחוות רוח, מקבלים סובסידיות מהמדינה, בעוד שדיירים רגילים לא. בהקשר זה, משרד הכלכלה הפדרלי הגרמני פיתח הצעת חוק שתאפשר בעתיד הקרוב להכניס הטבות לדיירים המתגוררים בבתים שמסופקים להם אנרגיה מתקנים פוטו-וולטאיים או לחסום תחנות כוח תרמיות. לצד תשלום סבסוד לבעלי בתים המשתמשים במקורות אנרגיה חלופיים, מתוכנן לשלם סבסוד לדיירים המתגוררים בבתים אלו.

שימוש בחלל

פאנלים סולאריים הם אחת הדרכים העיקריות להפקת אנרגיה חשמלית על חלליות: הם פועלים לאורך זמן מבלי לצרוך חומרים כלשהם, ויחד עם זאת הם ידידותיים לסביבה, בניגוד למקורות אנרגיה גרעיניים ורדיואיזוטופים.

עם זאת, כאשר טסים במרחק רב מהשמש (מעבר למסלול של מאדים), השימוש בהם הופך לבעייתי, שכן זרימת האנרגיה הסולארית עומדת ביחס הפוך לריבוע המרחק מהשמש. כאשר טסים לנוגה ולמרקורי, להיפך, הספק של סוללות סולאריות גדל באופן משמעותי (באזור נוגה פי 2, באזור מרקורי פי 6).

שימוש ברפואה

מדענים דרום קוריאנים פיתחו תא סולארי תת עורי. ניתן להשתיל מקור אנרגיה מיניאטורי מתחת לעור של אדם על מנת להבטיח פעולה חלקה של מכשירים המושתלים בגוף, כמו קוצב לב. סוללה כזו דקה פי 15 משערה וניתנת לטעינה גם אם מורחים קרם הגנה על העור.

מהי יעילות

אז, היעילות של סוללה היא כמות הפוטנציאל שהיא מייצרת בפועל, המצוין באחוזים. כדי לחשב אותו, יש צורך לחלק את כוחה של האנרגיה החשמלית בכוחה של אנרגיית השמש הנופלת על פני השטח של פאנלים סולאריים.

כעת נתון זה הוא בטווח שבין 12 ל-25%. למרות שבפועל, לאור מזג האוויר ותנאי האקלים, הוא אינו עולה מעל 15. הסיבה לכך היא החומרים מהם עשויים סוללות סולאריות. לסיליקון, שהוא "חומר הגלם" העיקרי לייצורם, אין יכולת לספוג את ספקטרום ה-UV והוא יכול לעבוד רק עם קרינת אינפרא אדום.למרבה הצער, עקב חוסר זה, אנו מבזבזים את האנרגיה של ספקטרום ה-UV ולא מנצלים אותה היטב.

השפעה על ביצועים של גורמים שונים.

הגדלת היעילות של מודולים סולאריים היא כאב ראש עבור כל החוקרים הפועלים בכיוון זה. עד כה, היעילות של מכשירים כאלה היא בטווח שבין 15 ל-25%. האחוז נמוך מאוד. סוללות סולאריות הן מכשיר גחמני ביותר, שפעולתו היציבה תלויה בסיבות רבות.

הגורמים העיקריים שיכולים להשפיע על הביצועים בשתי דרכים כוללים:

• חומר בסיס לתאים סולאריים. החלש ביותר בהקשר זה הוא פאנלים סולאריים פוליקריסטליים ביעילות של עד 15%. מודולים המבוססים על אינדיום-גליום או קדמיום-טלוריום, שיש להם עד 20% מהפרודוקטיביות, יכולים להיחשב כמבטיחים.
• כיוון מקלט סולארי. באופן אידיאלי, פאנלים סולאריים עם משטח העבודה שלהם צריכים לפנות לשמש בזווית ישרה. במצב זה, הם צריכים להיות ארוכים ככל האפשר. כדי להגדיל את משך המיקום הנכון של המודולים באזור השמש, לעמיתים יקרים יותר יש בארסנל שלהם מכשיר מעקב אחר השמש המסובב את הסוללות בעקבות תנועת הכוכב.
• התחממות יתר של מתקנים. לטמפרטורות גבוהות יש השפעה שלילית על ייצור החשמל, לכן, במהלך ההתקנה, יש צורך להבטיח אוורור וקירור מספיקים של הפאנלים. זה מושג על ידי התקנת מרווח מאוורר בין הפאנל למשטח ההתקנה.
• הצל שמטיל כל אובייקט יכול לקלקל משמעותית את היעילות של המערכת כולה.

לאחר שמילאת את כל הדרישות, ובמידת האפשר, התקנת הפאנלים במיקום הנכון, אתה יכול לקבל פאנלים סולאריים ביעילות גבוהה. זה גבוה, לא מקסימום. העובדה היא שהיעילות המחושבת, או התיאורטית, היא ערך הנגזר בתנאי מעבדה, עם פרמטרים ממוצעים של שעות אור ומספר ימים מעוננים.

בפועל, כמובן, אחוז היעילות יהיה נמוך יותר.

קולטים סולאריים סוללות לבית שלך, עדיף להתמקד בגבול הביצועים התחתון, במקום העליון. על ידי בחירת המודולים הסולאריים וכל הרכיבים המתאימים לעבודה בצורה זו, אתם יכולים להיות בטוחים שהקיבולת של המתקן המותקן מספיקה. בבחירת מגבלת ביצועים נמוכה יותר בחישובים ניתן לחסוך ברכישת פאנלים נוספים הנקנים לביטוח משנה במקרה של חוסר חשמל.

עידוד סיכויי פיתוח.

עד כה, השיא המוחלט של יעילות באנרגיה סולארית שייך למפתחים אמריקאים והוא 42.8%. ערך זה גבוה ב-2% מהשיא הקודם ב-2010. כמות שיא של אנרגיה הושגה עם השבחת תא סולארי העשוי מסיליקון גבישי. הייחודיות של מחקר כזה היא העובדה שכל המדידות בוצעו אך ורק בתנאי עבודה, כלומר, לא במעבדה וחממה, אלא במקומות אמיתיים של ההתקנה המוצעת.

בשולי אותן מעבדות טכניות, העבודה להגדלת השיא האחרון לא נפסקת. המטרה הבאה של המפתחים היא מגבלת היעילות של מודולים סולאריים ב-50%.בכל יום האנושות מתקרבת לרגע שבו אנרגיית השמש תחליף לחלוטין את מקורות האנרגיה המזיקים והיקרים הנמצאים בשימוש כיום, ותהפוך לשווה עם ענקים כמו תחנות כוח הידרואלקטריות.

יעילות סוגים שונים של פאנלים סולאריים

כל התאים הסולאריים המודרניים פועלים על בסיס התכונות הפיזיקליות של מוליכים למחצה. פוטונים של אור שמש, הנופלים על לוחות פוטו-וולטאיים, דופקים אלקטרונים מהמסלולים החיצוניים של האטומים. כתוצאה מכך, התנועה שלהם מתחילה, מה שמוביל להופעת זרם חשמלי.

פאנלים בודדים אינם יכולים לספק חשמל רגיל, ולכן הם מחוברים בכמויות מסוימות לסוללה סולארית משותפת. ככל שיותר תאים פוטו-וולטאיים מעורבים במערכת, כך תפוקת החשמל של החשמל תהיה גבוהה יותר.

לדעת את העיקרון של לוחות, אתה יכול לקבוע את היעילות שלהם. תיאורטית, ההגדרה של יעילות היא כמות החשמל המופקת חלקי כמות האנרגיה מקרני השמש הנופלות על לוח נתון. תיאורטית, מערכות מודרניות מסוגלות לספק עד 25%, אבל במציאות נתון זה הוא לא יותר מ-15%. הרבה תלוי בחומר שממנו עשויים הלוחות. לדוגמה, סיליקון בשימוש נרחב מסוגל לספוג רק קרני אינפרא אדום, והאנרגיה של קרניים אולטרה סגולות לא נתפסת על ידו ומתבזבזת.

נכון להיום, מתבצעת עבודה על יצירת פאנלים רב שכבתיים, המאפשרים לייצר פאנלים סולאריים ביעילות גבוהה. העיצוב שלהם כולל חומרים שונים הממוקמים במספר שכבות. הם נבחרים בצורה כזו שהם מסוגלים ללכוד את כל כמות האנרגיה העיקרית.כלומר, כל שכבה של חומר מסוים מסוגלת לספוג את אחד מסוגי האנרגיה.

תיאורטית, עבור מכשירים כאלה, היעילות יכולה לעלות עד 87%, אבל בפועל, הטכנולוגיה לייצור לוחות כאלה היא די מסובכת. בנוסף, העלות שלהם גבוהה בהרבה בהשוואה למערכות סולאריות סטנדרטיות.

היעילות של סוללה סולארית תלויה במידה רבה בסוג הסיליקון המשמש בתאים סולאריים. כל הלוחות המבוססים על חומר זה מחולקים לשלושה סוגים:

• חד-גבישי, ביעילות של 10-15%. הם נחשבים ליעילים ביותר, ומחירם גבוה בהרבה ממכשירים אחרים.
• לפולי-גביש יש תעריפים נמוכים יותר, אבל העלות שלהם לוואט נמוכה בהרבה. כאשר משתמשים בחומרים איכותיים, לוחות כאלה לפעמים עדיפים ביעילותם על גבישים בודדים.
• לוחות סרט דק גמיש המבוססים על סיליקון אמורפי. הם קלים לייצור ובעלות נמוכה. עם זאת, היעילות של מכשירים אלו נמוכה מאוד, כ-5-6%. בהדרגה, במהלך הפעולה, הביצועים שלהם יורדים, הפרודוקטיביות הופכת נמוכה יותר.

יתרונות

1. בשל העובדה שאין חלקים ואלמנטים נעים בפאנלים, העמידות מוגברת. היצרנים מבטיחים חיי שירות של 25 שנים.
2. אם אתה מקפיד על כל כללי התחזוקה והתפעול השוטפים, פעולתן של מערכות כאלה עולה ל-50 שנה. התחזוקה פשוטה למדי - נקו בזמן את תאי הפוטו מאבק, שלג ומזהמים טבעיים אחרים.
3. עמידות המערכת היא הגורם הקובע לרכישה והתקנה של פנלים. לאחר שכל העלויות ישולמו, החשמל שייוצר יהיה בחינם.

המכשול החשוב ביותר לשימוש נרחב במערכות כאלה הוא העלות הגבוהה שלהן. עם היעילות הנמוכה של פאנלים סולאריים ביתיים, יש ספקות רציניים לגבי הצורך הכלכלי בשיטה המסוימת הזו לייצור חשמל.

אבל שוב, יש צורך להעריך באופן סביר את היכולות של מערכות אלו ועל סמך זה, לחשב את התשואה הצפויה. לא ניתן יהיה להחליף לחלוטין את החשמל המסורתי, אך בהחלט ניתן לחסוך כסף באמצעות מערכות סולאריות.

בנוסף, קשה שלא להבחין ביתרונות כגון:

• קבלת חשמל באזורים המרוחקים ביותר מהציוויליזציה;
• אוטונומיה;
• חוסר רעש.

חסרונות של אנרגיה סולארית

• הצורך להשתמש בשטחים גדולים;
• תחנת הכוח הסולארית אינה פועלת בלילה ואינה פועלת ביעילות בשעות הערב, בעוד שיא צריכת החשמל מתרחש דווקא בשעות הערב;
• למרות הניקיון הסביבתי של האנרגיה המתקבלת, התאים הסולאריים עצמם מכילים חומרים רעילים כמו עופרת, קדמיום, גליום, ארסן וכו'.

תחנות כוח סולאריות זוכות לביקורת בשל עלויות גבוהות, כמו גם היציבות הנמוכה של הלידים מורכבים של עופרת והרעילות של תרכובות אלו. נכון לעכשיו, מתבצע פיתוח פעיל של מוליכים למחצה נטולי עופרת עבור תאים סולאריים, למשל, המבוססים על ביסמוט ואנטימון.

בשל היעילות הנמוכה שלהם, שמגיעה ל-20 אחוז במקרה הטוב, הפאנלים הסולאריים מתחממים מאוד. 80 האחוזים הנותרים של אנרגיה סולארית האור מחמם את הפאנלים הסולאריים עד טמפרטורה ממוצעת סביב 55 מעלות צלזיוס. מ עלייה בטמפרטורה של התא הפוטו-וולטאי על ידי 1°, היעילות שלו יורדת ב-0.5%.תלות זו אינה ליניארית ועלייה בטמפרטורת היסוד ב-10° מביאה לירידה ביעילות של כמעט פקטור של שניים. אלמנטים פעילים של מערכות קירור (מאווררים או משאבות) השואבים נוזל קירור צורכים כמות משמעותית של אנרגיה, דורשים תחזוקה תקופתית ומפחיתים את אמינות המערכת כולה. מערכות קירור פסיביות בעלות ביצועים נמוכים מאוד ואינן יכולות לעמוד במשימה של קירור פאנלים סולאריים.

חישוב ביצועים

השימוש באנרגיה סולארית והרציונליות הכלכלית של מושגים כאלה קובעים את האפקטיביות של כולם סוגי מערכות פאנלים סולאריים. קודם כל נלקחות בחשבון עלויות הטרנספורמציה. אנרגיה סולארית לחשמל.

מידת הרווחיות והיעילות של מערכות כאלה נקבעות על ידי גורמים כגון:

• סוג של פאנלים סולאריים וציוד נלווה;
• היעילות של תאי פוטו ועלותם;
• תנאי מזג אוויר. באזורים שונים יש פעילות סולארית שונה. זה גם משפיע על תקופת ההחזר.

כיצד לבחור את הביצועים הנכונים

לפני רכישת פאנלים, אתה צריך לדעת מה היעילות הנדרשת של סוללה סולארית יכולה להיות.

אם רמת הצריכה הביתית שלכם היא למשל 100 קילוואט לחודש (לפי מונה החשמל), אז רצוי שהתאים הסולאריים יפיקו את אותה כמות.

החליטו על זה. בוא נלך רחוק יותר.

ברור שהתחנה הסולארית פועלת רק בשעות היום. יתר על כן, כוח לוחית השם יושג בנוכחות שמיים בהירים. בנוסף, ניתן להשיג את שיא ההספק בתנאי שקרני השמש נופלות על פני השטח. בזווית ישרה.

ככל שמיקום השמש משתנה, כך גם זווית הפאנל משתנה.בהתאם לכך, בזוויות גדולות, תופיע ירידה ניכרת בהספק. זה רק ביום בהיר. במזג אוויר מעונן, ניתן להבטיח ירידה בכוח של פי 15-20. אפילו ענן קטן או אובך גורמים לירידת חשמל של פי 2-3

גם את זה יש לקחת בחשבון

עכשיו - איך לחשב את זמן ההפעלה של הפאנלים?

תקופת ההפעלה בה הסוללות יכולות לפעול ביעילות כמעט במלואה היא כ-7 שעות. משעה 9:00 בבוקר עד 16:00 אחר הצהריים. בקיץ שעות האור ארוכות יותר, אך ייצור החשמל בבוקר ובערב קטן מאוד - בתוך 20–30%. השאר, זה 70%, יופק, שוב, במהלך היום, מ-9 בבוקר עד 16:00.

אז, מסתבר שאם ללוחות יש הספק של לוחית שם של 1 קילוואט, אז בקיץ, הכי שטוף שמש יום ייצור 7 קילוואט לשעה חַשְׁמַל. בתנאי שהם יעבדו בין 9 ל-16 שעות ביום. כלומר, זה יסתכם ב-210 קוט"ש חשמל לחודש!

זוהי ערכת פאנל. ושקע אחד בהספק של 100 וואט בלבד? ליום זה ייתן 700 וואט לשעה. 21 קילוואט לחודש.

כיצד לגרום לפאנל הסולארי שלך לעבוד בצורה יעילה ככל האפשר

הביצועים של כל מערכת סולארית תלויים ב:

• מחווני טמפרטורה;
• זווית ההתרחשות של קרני השמש;
• מצב פני השטח (הוא חייב להיות תמיד נקי);
• תנאי מזג אוויר;
• נוכחות או היעדרו של צל.

זווית ההתרחשות האופטימלית של קרני השמש על הפאנל היא 90 מעלות, כלומר קו ישר. יש כבר מערכות סולאריות המצוידות במכשירים ייחודיים. הם מאפשרים לך לעקוב אחר מיקומו של הכוכב בחלל. כאשר המיקום של השמש ביחס לכדור הארץ משתנה, זווית הנטייה של מערכת השמש משתנה גם היא.

גם החימום המתמיד של האלמנטים אינו משפיע בצורה הטובה ביותר על הביצועים שלהם. כאשר האנרגיה מומרת, מתרחשים הפסדים רציניים שלה. לכן, תמיד יש להשאיר מרווח קטן בין מערכת השמש למשטח עליו היא מותקנת. זרמי האוויר העוברים בו ישמשו כדרך טבעית לקירור.

טוהר הפאנלים הסולאריים הוא גם גורם חשוב המשפיע על יעילותם. אם הם מזוהמים מאוד, הם אוספים פחות אור, מה שאומר שהיעילות שלהם מופחתת.

כמו כן, ההתקנה הנכונה משחקת תפקיד גדול. בעת הרכבה של המערכת, אי אפשר לאפשר לצל ליפול עליה. הצד הטוב ביותר עליו מומלץ להתקין הוא הדרום.

בהתייחס לתנאי מזג האוויר, אנו יכולים במקביל לענות על השאלה הפופולרית האם פאנלים סולאריים עובדים במזג אוויר מעונן. כמובן שעבודתם נמשכת, כי הקרינה האלקטרומגנטית הנובעת מהשמש פוגעת בכדור הארץ בכל עת של השנה. כמובן שביצועי הפאנלים (COP) יהיו נמוכים משמעותית, במיוחד באזורים עם שפע של ימים גשומים ומעוננים בשנה. במילים אחרות, הם ייצרו חשמל, אבל בכמויות קטנות בהרבה מאשר באזורים עם אקלים שטוף שמש וחם.

גורמים המשפיעים על יעילות תאים סולאריים

תכונות של המבנה של תאי פוטו גורמות לירידה בביצועים של לוחות עם עליית הטמפרטורה.

עמעום חלקי של הפאנל גורם לירידה במתח המוצא עקב הפסדים באלמנט הכבוי, שמתחיל לפעול כעומס טפילי. ניתן לבטל את החיסרון הזה על ידי התקנת מעקף על כל תא פוטו של הפאנל.במזג אוויר מעונן, בהיעדר אור שמש ישיר, לוחות המשתמשים בעדשות לריכוז קרינה הופכים לבלתי יעילים ביותר, מאחר שהשפעת העדשה נעלמת.

מעקומת הביצועים של פאנל פוטו-וולטאי, ניתן לראות כי על מנת להגיע ליעילות הגבוהה ביותר, נדרשת בחירה נכונה של התנגדות עומס. לשם כך, הפאנלים הפוטו-וולטאיים אינם מחוברים ישירות לעומס, אלא משתמשים בבקר ניהול מערכת פוטו-וולטאית המבטיח את פעולתם האופטימלית של הפאנלים.

איך עובדת סוללה סולארית?

כל התאים הסולאריים המודרניים פועלים הודות לתגלית שעשה הפיזיקאי אלכסנדר בקוורל ב-1839 - עצם עיקרון הפעולה של מוליכים למחצה.

אם תאי הפוטו של הסיליקון על הצלחת העליונה מחוממים, אז האטומים של המוליך למחצה הסיליקון משתחררים. הם מנסים ללכוד את האטומים של הלוח התחתון. בהתאמה מלאה לחוקי הפיזיקה, האלקטרונים של הלוח התחתונה חייבים לחזור למצבם המקורי. אלקטרונים אלו נפתחים בכיוון אחד - דרך החוטים. האנרגיה המאוחסנת מועברת לסוללות ומוחזרת חזרה לפרוסת הסיליקון העליונה.

כַּתָבָה

בשנת 1842 גילה אלכסנדר אדמונד בקארל את השפעת המרת האור לחשמל. צ'ארלס פריטס החל להשתמש בסלניום כדי להפוך אור לחשמל. אבות הטיפוס הראשונים של תאים סולאריים נוצרו על ידי הפוטוכימאי האיטלקי ג'אקומו לואיג'י צ'אמיצ'ן.

ב-25 במרץ 1948, הודיעה מעבדות בל על יצירת התאים הסולאריים הראשונים המבוססים על סיליקון שייצרו זרם חשמלי. תגלית זו נעשתה על ידי שלושה עובדי החברה - קלווין סאות'ר פולר, דריל צ'אפין וג'רלד פירסון. כבר 4 שנים מאוחר יותר, ב-17 במרץ 1958, שוגר בארה"ב לוויין המשתמש בפאנלים סולאריים, Avangard-1. ב-15 במאי 1958 שוגר בברית המועצות גם לוויין המשתמש בפאנלים סולאריים, ספוטניק-3.

זה מעניין: בגרמניה, בנוי הגבוה ביותר חוות רוח בעולם

כמה מהר הפאנלים הסולאריים ישתלמו?

העלות של פאנלים סולאריים כיום היא די גבוהה. ובהתחשב בערך הקטן של היעילות של הפאנלים, נושא ההחזר שלהם רלוונטי מאוד. חיי השירות של סוללות המופעלות באנרגיה סולארית הם כ-25 שנים ומעלה. על מה גרם לחיי שירות ארוכים כל כך נדבר מעט מאוחר יותר, אך לעת עתה נגלה את השאלה שהושמעה לעיל.

תקופת ההחזר מושפעת מ:

• סוג ציוד נבחר. לתאים סולאריים חד-שכבתיים יש יעילות נמוכה יותר בהשוואה לרב-שכבתיים, אך גם מחיר נמוך בהרבה.
• מיקום גיאוגרפי, כלומר, ככל שיותר אור שמש באזור שלך, כך המודול המותקן ישתלם מהר יותר.
• עלות ציוד. ככל שהוצאת יותר כסף על רכישה והתקנה של אלמנטים המרכיבים את מערכת החיסכון באנרגיה סולארית, כך תקופת ההחזר מתארכת.
• עלות משאבי האנרגיה באזור שלך.

תקופת ההחזר הממוצעת למדינות דרום אירופה היא 1.5-2 שנים, למדינות מרכז אירופה - 2.5-3.5 שנים, וברוסיה תקופת ההחזר היא כ-2-5 שנים.בעתיד הקרוב, יעילות הפאנלים הסולאריים תגדל משמעותית, זאת בשל פיתוח טכנולוגיות מתקדמות יותר המגבירות את היעילות ומוזילות את עלות הפאנלים. וכתוצאה מכך, תקטן גם התקופה שבה מערכת החיסכון באנרגיה על אנרגיה סולארית תחזיר את עצמה.

פיתוחים אחרונים שמגבירים את היעילות

כמעט מדי יום, מדענים ברחבי העולם מכריזים על פיתוח שיטה חדשה להגברת היעילות של מודולים סולאריים. בואו להכיר את המעניינים שבהם. בשנה שעברה הציגה שארפ לציבור תא סולארי בנצילות של 43.5%. הם הצליחו להשיג את הנתון הזה על ידי התקנת עדשה למיקוד אנרגיה ישירות באלמנט.

הפיזיקאים הגרמנים לא מפגרים מאחורי שארפ. ביוני 2013, הם הציגו את התא הסולארי שלהם בשטח של 5.2 מ"ר בלבד. מ"מ, המורכב מ-4 שכבות של אלמנטים מוליכים למחצה. טכנולוגיה זו אפשרה להשיג יעילות של 44.7%. יעילות מרבית במקרה זה מושגת גם על ידי מיקום המראה הקעורה בפוקוס.

באוקטובר 2013 פורסמו תוצאות עבודתם של מדענים מסטנפורד. הם פיתחו קומפוזיט חדש עמיד בחום המסוגל להגביר את הביצועים של תאים פוטו-וולטאיים. הערך התיאורטי של יעילות הוא כ-80%. כפי שכתבנו למעלה, מוליכים למחצה, הכוללים סיליקון, מסוגלים לספוג רק קרינת IR. אז הפעולה של החומר המרוכב החדש מכוונת להמרת קרינה בתדר גבוה לאינפרא אדום.

מדענים אנגלים היו הבאים. הם פיתחו טכנולוגיה שמסוגלת להגדיל את יעילות התא ב-22%.הם הציעו להציב ננו-קוצים מאלומיניום על פני השטח החלקים של לוחות סרט דק. מתכת זו נבחרה בשל העובדה שהיא אינה סופגת את אור השמש, אלא להיפך, מפזרת אותה. כתוצאה מכך, כמות אנרגיית השמש הנספגת עולה. מכאן העלייה בביצועי הסוללה הסולארית.

כאן מובאות רק ההתפתחויות העיקריות, אך העניין אינו מוגבל רק בהן. מדענים נלחמים על כל עשירית האחוז, ועד כה הם מצליחים. נקווה שבעתיד הקרוב היעילות של פאנלים סולאריים תהיה ברמה הראויה. אחרי הכל, אז התועלת מהשימוש בפאנלים תהיה מקסימלית.

המאמר הוכן על ידי עבדולינה רגינה

מוסקבה כבר משתמשת בטכנולוגיות חדשות להארת רחובות ופארקים, אני חושב שהיעילות הכלכלית חושבה שם:

סוגי תאי פוטו סולאריים ויעילותם

פעולתם של פאנלים סולאריים מבוססת על תכונותיהם של אלמנטים מוליכים למחצה. אור שמש הנופל על לוחות פוטו-וולטאיים דופק אלקטרונים מהמסלול החיצוני של אטומים על ידי פוטונים. המספר הרב של אלקטרונים שנוצר מספק זרם חשמלי במעגל סגור. לוח אחד או שניים עבור כוח רגיל אינו מספיק. לכן, מספר חלקים משולבים לפאנלים סולאריים. כדי להשיג את המתח וההספק הנדרשים, הם מחוברים במקביל ובסדרה. מספר גדול יותר של תאים סולאריים נותנים שטח גדול יותר לקליטת אנרגיה סולארית ומייצרים יותר כוח.

תאי צילום

אחת הדרכים להגביר את היעילות היא יצירת לוחות רב שכבתיים. מבנים כאלה מורכבים מקבוצה של חומרים המסודרים בשכבות. בחירת החומרים מתבצעת בצורה כזו שנלכדות כמויות של אנרגיות שונות.שכבה עם חומר אחד סופגת סוג אחד של אנרגיה, בשכבה שנייה אחת אחר, וכן הלאה. כתוצאה מכך, ניתן ליצור פאנלים סולאריים ביעילות גבוהה. תיאורטית, לוחות סנדוויץ' כאלה יכולים לספק יעילות של עד 87 אחוז. אבל זה בתיאוריה, אבל בפועל, ייצור מודולים כאלה הוא בעייתי. בנוסף, הם עולים מאוד.

היעילות של מערכות סולאריות מושפעת גם מסוג הסיליקון המשמש בתאים סולאריים. בהתאם לייצור אטום הסיליקון, ניתן לחלק אותם ל-3 סוגים:

• חד גבישי;
• פולי גבישי;
• לוחות סיליקון אמורפיים.

לתאים סולאריים העשויים מסיליקון חד גבישי יעילות של 10-15 אחוזים. הם הכי יעילים ועולים הכי הרבה. לדגמי סיליקון פוליגריסטליים יש את הוואט החשמלי הזול ביותר. הרבה תלוי בטוהר החומרים, ובמקרים מסוימים, אלמנטים רב גבישיים יכולים להיות יעילים יותר מגבישים בודדים.

לוח סיליקון אמורפי