Монтаж и сервис оборудования по использованию возобновляемых источников энергии

Наибольшее распространение на сегодняшний день получили модули, изготовленные на основе фотоэлектрических поликристаллических элементов. Востребованность данного типа альтернативных энергоресурсов объясняется наиболее оптимальным соотношением стоимости изделия и количества получаемой с его помощью энергии. Данную разновидность можно определить по синему цвету и кристаллической структуре образующих деталей, а установка модулей не составит особого труда. Поликристаллические элементы имеют строго квадратную форму. Поликристаллы получаются в результате постепенного охлаждения расплавленного кремния. Метод этот предельно прост, поэтому такие фотоэлементы и стоит недорого. Но производительность в плане выработки электроэнергии из солнечных лучей у них редко превышает 15%. Связано это с “нечистотой” получаемых кремниевых пластин и внутренней их структурой. Здесь чем чище p-слой кремния, тем более высокий выходит КПД у ФЭП из него. При производстве монокристаллических модулей используется технология литья кремниевых кристаллов с повышенной степенью очистки. Отвердение расплава происходит при воздействии затравки. В период охлаждения изделия кремний затвердевает и обретает форму монокристалла (d 13–20 см). Длина такого изделия достигает 2м. после окончательного отвердевания пластина нарезается на меньшие элементы, толщина которых составляет 250–300 мкм. КПД монокристаллических сетевых солнечных электростанций достигает 19%. Университет Нового Южного Уэльса, достиг 25% эффективности от монокристаллического кремния в лабораторных условиях. Такие высокие показатели стали возможны благодаря возросшей подвижности электронов из-за ориентации кристаллов. Кремниевая поверхность покрывается сеткой из электродов, а также защитным стеклом. Изделие обрамляется алюминиевой рамкой. Такие модули представлены в двух вариантах расцветки – черный и темно-синий. Учитывая многоугольную форму отдельных элементов, достичь идеальных показателей удельной мощности целостной конструкции редко удается. Но этот факт практически не сказывается на производительности и эффективности оборудования. Солнечные панели, собранные из разных элементов кремниевых кристаллов, стоят дешевле, чем монокристаллические изделия. Технология их производства подразумевает соединение различных монокристаллических решеток кремния. Такой подход удешевляет производство, но и снижает срок службы устройств (25 лет против 50-ти для монокристаллов).Чистота монокристаллов в этом отношении гораздо выше, нежели у поликристаллических аналогов. Коэффициент фотоэлектрического преобразования у таких ФЭП уже достигает 20–22%. В общий модуль отдельные фотоэлементы собираются на алюминиевой раме, а для защиты их сверху закрывают прочным стеклом, которое нисколько не препятствует солнечным лучам, рис. 8. Обращенный к солнцу верхний слой пластинки-фотоэлемента делается из того же кремния, но уже с добавлением фосфора. Именно последний будет источником избыточных электронов в системе p-n-перехода.

Стандартные кремниевые фотоэлектрические преобразователи являются однопереходными элементами. Перетёк в них электронов происходит только через один p-n-переход с ограниченной по энергетике фотонов зоной этого перехода. То есть каждый такой фотоэлемент способен генерировать электроэнергию только от узкого спектра солнечного излучения. Вся остальная энергия пропадает впустую. Поэтому-то и эффективность у ФЭП так низка. Чтобы повысить КПД солнечных батарей, кремниевые полупроводниковые элементы для них в последнее время стали делать много переходными (каскадными). В новых ФЭП переходов уже несколько.

Dlb~N~N~ND 3/4 D^1~N~ND^2D 3/4 ~ND 3/4 DD 1/2 D~ND 1/2 D 3/4 D^1DD~ND~NDD,

Рис. 8. Структура солнечной панели

Причем каждый из них в этом каскаде рассчитан на свой спектр солнечных лучей. Суммарная эффективность преобразования фотонов в электроток у таких фотоэлементов в итоге возрастает. Солнечный модуль может работать как летом, так и зимой (ей нужен свет, а не тепло) – чем меньше облачность и ярче светит солнце, тем больше гелио панель сгенерирует электрического тока. При работе фотоэлемент и вся батарея постепенно греется. Вся та энергия, что не пошла на генерацию электротока, трансформируется в тепло. Часто температура на поверхности гелио панели поднимается до 50–55°С. Но чем она выше, тем менее эффективно работает фотогальванический элемент. В итоге одна и та же модель солнечной батареи в жару генерирует тока меньше, нежели в мороз. Максимум КПД фотоэлементы показывают в ясный зимний день. Тут сказываются два фактора – много солнца и естественное охлаждение. Эффективность солнечных панелей зависит от: температуры воздуха и самой батареи; правильности подбора сопротивления нагрузки; угла падения солнечных лучей; наличия/отсутствия антибликового покрытия; мощности светового потока. Чем ниже температура на улице, тем эффективней работают фотоэлементы и гелио модуль в целом.