Venäjän fyysikot ovat parantaneet aurinkopaneelien tehokkuutta 20 %

Tehokkuuden ja materiaalien ja teknologioiden välinen suhde

Miten aurinkopaneelit toimivat? Perustuu puolijohteiden ominaisuuksiin. Niihin putoava valo aiheuttaa atomien ulkoradalla sijaitsevien elektronien hiukkasten avulla. Suuri määrä elektroneja luo sähkövirran potentiaalin - suljetun piirin olosuhteissa.

Normaalin virranilmaisimen tarjoamiseksi yksi moduuli ei riitä. Mitä enemmän paneeleja, sitä tehokkaammin patterit toimivat, ja ne antavat sähköä akuille, joihin se kerääntyy.Tästä syystä aurinkopaneelien tehokkuus riippuu myös asennettujen moduulien määrästä. Mitä enemmän niitä, sitä enemmän ne absorboivat aurinkoenergiaa, ja niiden tehoindeksi tulee suuruusluokkaa korkeammaksi.

Voiko akun tehoa parantaa? Niiden luojat tekivät tällaisia ​​​​yrityksiä, ja useammin kuin kerran. Tulevaisuudessa ulospääsy voi olla useista materiaaleista ja niiden kerroksista koostuvien elementtien valmistus. Materiaaleja seurataan siten, että moduulit voivat imeä erityyppistä energiaa.

Jos esimerkiksi yksi aine toimii UV-spektrin ja toinen infrapunaspektrin kanssa, aurinkokennojen tehokkuus kasvaa merkittävästi. Jos ajattelet teoriatasolla, niin korkein tehokkuus voi olla noin 90%: n indikaattori.

Piin tyypillä on myös suuri vaikutus minkä tahansa aurinkokunnan tehokkuuteen. Sen atomit voidaan saada useilla tavoilla, ja kaikki tämän perusteella paneelit on jaettu kolmeen lajikkeeseen:

• yksittäisiä kiteitä;
• polykiteet;
• amorfisia piielementtejä.

Aurinkokennot valmistetaan yksikiteistä, joiden hyötysuhde on noin 20 %. Ne ovat kalliita, koska ne ovat tehokkaimpia. Polykiteet ovat paljon halvempia, koska tässä tapauksessa niiden työn laatu riippuu suoraan niiden valmistuksessa käytetyn piin puhtaudesta.

Amorfiseen piiin perustuvista elementeistä on tullut pohja ohutkalvojoustavien aurinkopaneelien valmistukseen. Niiden valmistustekniikka on paljon yksinkertaisempaa, kustannukset ovat alhaisemmat, mutta tehokkuus on pienempi - enintään 6%. Ne kuluvat nopeasti. Siksi niiden käyttöiän pidentämiseksi niihin lisätään seleeniä, galliumia ja indiumia.

Käyttö

Kannettava elektroniikka

Sähkön tuottamiseen ja/tai erilaisten kulutuselektroniikan akkujen lataamiseen - laskimet, soittimet, taskulamput jne.

Rakennusten energiahuolto

Aurinkoakku talon katolla

Suurikokoisia aurinkokennoja, kuten aurinkokeräimiä, käytetään laajalti trooppisilla ja subtrooppisilla alueilla, joilla on paljon aurinkoisia päiviä. Erityisen suosittuja Välimeren maissa, joissa ne sijoitetaan talojen katoille.

Uusissa espanjalaisissa kodeissa on maaliskuusta 2007 lähtien aurinkoenergialla toimivia vedenlämmittimiä, jotka vastaavat 30–70 % niiden kuuman veden tarpeesta riippuen kodin sijainnista ja odotetusta vedenkulutuksesta. Muissa kuin asuinrakennuksissa (ostoskeskukset, sairaalat jne.) on oltava aurinkosähkölaitteet.

Tällä hetkellä siirtyminen aurinkopaneeleihin aiheuttaa paljon kritiikkiä ihmisten keskuudessa. Tämä johtuu sähkön hinnan noususta, luonnonmaiseman sotkusta. Muutoksen vastustajat aurinkopaneeleja kritisoidaan sellaisista siirtymävaiheessa talojen ja maan omistajina aurinkopaneelit asennettuna ja tuulipuistot saavat valtion tukea, kun taas tavalliset vuokralaiset eivät. Tältä osin Saksan liittovaltion talousministeriö on kehittänyt lakiesityksen, jonka avulla lähitulevaisuudessa voidaan ottaa käyttöön etuja taloissa asuville vuokralaisille, jotka saavat energiaa aurinkosähkölaitoksista tai lohkolämpövoimalaitoksista. Vaihtoehtoisia energialähteitä käyttävien talojen omistajille maksettavien tukien ohella suunnitellaan avustuksia näissä taloissa asuville vuokralaisille.

Käytä avaruudessa

Aurinkopaneelit ovat yksi tärkeimmistä tavoista tuottaa sähköenergiaa avaruusaluksissa: ne toimivat pitkään kuluttamatta materiaaleja ja ovat samalla ympäristöystävällisiä, toisin kuin ydin- ja radioisotooppienergialähteet.

Kuitenkin lentäessä suurella etäisyydellä Auringosta (Marsin kiertoradan ulkopuolella) niiden käyttö tulee ongelmalliseksi, koska aurinkoenergian virtaus on kääntäen verrannollinen Auringon etäisyyden neliöön. Lentäessä Venukseen ja Merkuriukseen päinvastoin aurinkoparistojen teho kasvaa merkittävästi (Venuksen alueella 2 kertaa, Merkuriuksen alueella 6 kertaa).

Käyttö lääketieteessä

Etelä-Korean tutkijat ovat kehittäneet ihonalaisen aurinkokennon. Ihmisen ihon alle voidaan istuttaa miniatyyri energialähde, jotta varmistetaan kehoon istutettujen laitteiden, kuten sydämentahdistimen, sujuva toiminta. Tällainen akku on 15 kertaa ohuempi kuin hiukset, ja se voidaan ladata, vaikka aurinkovoidetta levitettäisiin iholle.

Mitä on tehokkuus

Akun hyötysuhde on siis potentiaalin määrä, jonka se todella tuottaa, ilmaistuna prosentteina. Sen laskemiseksi on tarpeen jakaa sähköenergian teho aurinkopaneelien pinnalle putoavan aurinkoenergian teholla.

Nyt tämä luku on 12-25 %. Vaikka käytännössä se ei sää- ja ilmasto-olosuhteiden vuoksi nouse yli 15:n. Syynä tähän ovat materiaalit, joista aurinkoparistoja valmistetaan. Pii, joka on niiden valmistuksen tärkein "raaka-aine", ei pysty absorboimaan UV-spektriä ja se voi toimia vain infrapunasäteilyn kanssa.Valitettavasti tämän puutteen vuoksi tuhlaamme UV-spektrin energiaa emmekä käytä sitä kunnolla.

Vaikutus eri tekijöiden suorituskykyyn.

Aurinkomoduulien tehokkuuden lisääminen on päänsärky kaikille tähän suuntaan työskenteleville tutkijoille. Tähän mennessä tällaisten laitteiden tehokkuus on välillä 15-25%. Prosenttiosuus on erittäin alhainen. Aurinkoakut ovat erittäin omituinen laite, jonka vakaa toiminta riippuu monista syistä.

Tärkeimmät tekijät, jotka voivat vaikuttaa suorituskykyyn kahdella tavalla, ovat:

• Pohjamateriaali aurinkokennoille. Heikoimpia tässä suhteessa ovat monikiteiset aurinkopaneelit, joiden hyötysuhde on jopa 15 %. Indiumgalliumiin tai kadmium-telluuriin perustuvia moduuleja, joiden tuottavuus on jopa 20 %, voidaan pitää lupaavina.
• Aurinkoenergian vastaanottimen suunta. Ihannetapauksessa aurinkopaneelien työpinta on suunnattu aurinkoon suorassa kulmassa. Tässä asennossa niiden tulee olla mahdollisimman pitkiä. Pidentämään moduulien oikean sijoituksen kestoa auringon alueella, kalliimmilla kollegoilla on arsenaalissaan auringonseurantalaite, joka pyörittää paristoja tähden liikettä seuraten.
• Asennusten ylikuumeneminen. Kohonneet lämpötilat vaikuttavat negatiivisesti sähköntuotantoon, joten asennuksen aikana on varmistettava paneelien riittävä tuuletus ja jäähdytys. Tämä saavutetaan asentamalla tuulettuva rako paneelin ja asennuspinnan väliin.
• Minkä tahansa esineen varjo voi heikentää merkittävästi koko järjestelmän tehokkuutta.

Täyttämällä kaikki vaatimukset ja, mikäli mahdollista, asentamalla paneelit oikeaan asentoon, saat korkean hyötysuhteen aurinkopaneelit. Se on korkea, ei maksimi. Tosiasia on, että laskettu tai teoreettinen tehokkuus on laboratorio-olosuhteissa johdettu arvo, jossa on päivänvalotuntien keskimääräiset parametrit ja pilvisten päivien lukumäärä.

Käytännössä hyötysuhde on tietysti pienempi.

Aurinkoenergian kerääminen akkuja kotiisi, on parempi keskittyä alempaan suorituskykyrajaan ylemmän sijaan. Valitsemalla näin käyttöön sopivat aurinkomoduulit ja kaikki komponentit, voidaan varmistua asennettavan asennuksen riittävästä kapasiteetista. Valitsemalla laskelmissa alemman suoritusrajan voit säästää lisäpaneelien ostossa, jotka ostetaan jälleenvakuutuksesta virran puutteen varalta.

Kehitysnäkymien kannustaminen.

Tähän mennessä aurinkoenergian absoluuttinen tehokkuusennätys kuuluu amerikkalaisille kehittäjille ja on 42,8%. Tämä arvo on 2 % korkeampi kuin edellisen vuoden 2010 ennätys. Kiteisestä piistä tehdyn aurinkokennon parannuksella saavutettiin ennätysmäärä energiaa. Tällaisen tutkimuksen ainutlaatuisuus on se, että kaikki mittaukset suoritettiin yksinomaan työolosuhteissa, toisin sanoen ei laboratorio- ja kasvihuonetiloissa, vaan ehdotetun asennuksen todellisissa paikoissa.

Kaikkien samojen teknisten laboratorioiden sivussa työ viimeisen ennätyksen kasvattamiseksi ei pysähdy. Kehittäjien seuraava tavoite on aurinkomoduulien tehokkuusraja 50 %:ssa.Joka päivä ihmiskunta lähestyy ja lähempänä hetkeä, jolloin aurinkoenergia korvaa täysin haitalliset ja kalliit tällä hetkellä käytetyt energialähteet ja tulee samaan tasoon jättiläisten, kuten vesivoimaloiden, kanssa.

Erilaisten aurinkopaneelien tehokkuus

Kaikki nykyaikaiset aurinkokennot toimivat puolijohteiden fysikaalisten ominaisuuksien perusteella. Auringonvalon fotonit, jotka putoavat aurinkosähköpaneeleille, syrjäyttävät elektroneja atomien ulkoradoilta. Tämän seurauksena niiden liike alkaa, mikä johtaa sähkövirran esiintymiseen.

Yksittäiset paneelit eivät voi tuottaa normaalia tehoa, joten ne on liitetty tietyissä määrin yhteiseen aurinkoakkuun. Mitä enemmän aurinkokennoja on mukana järjestelmässä, sitä suurempi on sähkön teho.

Kun tiedät paneelien periaatteen, voit määrittää niiden tehokkuuden. Teoreettisesti hyötysuhteen määritelmä on tuotetun sähkön määrä jaettuna tietylle paneelille putoavien auringonsäteiden energiamäärällä. Teoriassa nykyaikaiset järjestelmät pystyvät toimittamaan jopa 25%, mutta todellisuudessa tämä luku on enintään 15%. Paljon riippuu materiaalista, josta paneelit on valmistettu. Esimerkiksi laajalti käytetty pii pystyy absorboimaan vain infrapunasäteitä, ja se ei havaitse ultraviolettisäteiden energiaa ja menee hukkaan.

Tällä hetkellä työstetään monikerroksisten paneelien luomista, mikä mahdollistaa aurinkopaneelien valmistamisen korkealla hyötysuhteella. Niiden suunnittelu sisältää erilaisia ​​materiaaleja, jotka sijaitsevat useissa kerroksissa. Ne valitaan siten, että ne pystyvät vangitsemaan kaikki pääenergiakvantit.Eli jokainen tietyn materiaalin kerros pystyy absorboimaan yhden energiatyypeistä.

Teoriassa tällaisten laitteiden tehokkuus voi nousta jopa 87%, mutta käytännössä tällaisten paneelien valmistustekniikka on melko monimutkaista. Lisäksi niiden hinta on paljon korkeampi verrattuna tavallisiin aurinkosähköjärjestelmiin.

Aurinkoakun hyötysuhde riippuu pitkälti aurinkokennoissa käytetyn piin tyypistä. Kaikki tähän materiaaliin perustuvat paneelit on jaettu kolmeen tyyppiin:

• Yksikiteinen, tehokkuus 10-15%. Niitä pidetään tehokkaimpana, ja niiden hinta on huomattavasti korkeampi kuin muiden laitteiden.
• Monikiteisillä on alhaisemmat hinnat, mutta niiden wattihinta on paljon alhaisempi. Korkealaatuisia materiaaleja käytettäessä tällaiset paneelit ovat joskus tehokkaampia kuin yksittäiskiteet.
• Joustavat ohutkalvopaneelit, jotka perustuvat amorfiseen piihin. Ne ovat helppoja valmistaa ja edullisia. Näiden laitteiden hyötysuhde on kuitenkin hyvin alhainen, noin 5-6%. Vähitellen käytön aikana niiden suorituskyky heikkenee, tuottavuus laskee.

Plussat

1. Koska paneeleissa ei ole liikkuvia osia ja elementtejä, kestävyys paranee. Valmistajat takaavat 25 vuoden käyttöiän.
2. Jos noudatat kaikkia rutiinihuolto- ja käyttösääntöjä, tällaisten järjestelmien käyttöikä kasvaa 50 vuoteen. Huolto on melko yksinkertaista - puhdista valokennot ajoissa pölystä, lumesta ja muista luonnollisista epäpuhtauksista.
3. Järjestelmän kestävyys on ratkaiseva tekijä paneelien hankinnassa ja asennuksessa. Kun kaikki kustannukset on maksettu takaisin, tuotettu sähkö on ilmaista.

Suurin este tällaisten järjestelmien laajalle leviämiselle on niiden korkea hinta. Kotitalouksien aurinkopaneelien alhaisen hyötysuhteen vuoksi on vakavia epäilyksiä tämän sähköntuotantotavan taloudellisesta tarpeesta.

Mutta jälleen kerran, on tarpeen kohtuudella arvioida näiden järjestelmien ominaisuudet ja laskea tämän perusteella odotettu tuotto. Perinteistä sähköä ei voida täysin korvata, mutta aurinkosähköjärjestelmiä käyttämällä on täysin mahdollista säästää rahaa.

Lisäksi on vaikea olla huomaamatta sellaisia ​​etuja kuin:

• Sähkön saaminen sivilisaatiosta syrjäisimmillä alueilla;
• autonomia;
• Äänettömyyttä.

Aurinkovoiman haitat

• Tarve käyttää suuria alueita;
• Aurinkovoimalaitos ei toimi yöllä eikä toimi tehokkaasti iltahämärässä, kun taas sähkönkulutuksen huippu tapahtuu juuri iltaisin;
• Huolimatta vastaanotetun energian ympäristön puhtaudesta, aurinkokennot sisältävät itse myrkyllisiä aineita, kuten lyijyä, kadmiumia, galliumia, arseenia jne.

Aurinkovoimaloita arvostellaan korkeista kustannuksista sekä monimutkaisten lyijyhalogenidien alhaisesta stabiilisuudesta ja näiden yhdisteiden myrkyllisyydestä. Parhaillaan on käynnissä aktiivinen kehitystyö esimerkiksi aurinkokennoihin lyijyttömien puolijohteiden, jotka perustuvat vismuttiin ja antimoniin.

Aurinkopaneelit kuumenevat erittäin alhaisesta hyötysuhteestaan, joka on parhaimmillaan 20 prosenttia. Loput 80 prosenttia aurinkoenergiasta Valo lämmittää aurinkopaneelit jopa keskilämpötila noin 55°C. FROM aurinkosähkökennon lämpötilan nousu 1°, sen hyötysuhde laskee 0,5 %.Tämä riippuvuus on epälineaarinen ja elementin lämpötilan nousu 10°:lla johtaa tehokkuuden laskuun lähes kaksinkertaiseen. Kylmäainetta pumppaavien jäähdytysjärjestelmien aktiiviset elementit (puhaltimet tai pumput) kuluttavat huomattavan määrän energiaa, vaativat määräaikaishuoltoa ja heikentävät koko järjestelmän luotettavuutta. Passiivisten jäähdytysjärjestelmien suorituskyky on erittäin heikko, eivätkä ne pysty selviytymään aurinkopaneelien jäähdytystehtävästä.

Suorituskykylaskenta

Aurinkoenergian käyttö ja tällaisten käsitteiden taloudellinen järkevyys määräävät kaikkien tehokkuuden aurinkopaneelijärjestelmien tyypit. Ensinnäkin muutoksen kustannukset otetaan huomioon. aurinkoenergiasta sähköksi.

Tällaisten järjestelmien kannattavuuden ja tehokkuuden määräävät esimerkiksi seuraavat tekijät:

• Aurinkopaneelien ja niihin liittyvien laitteiden tyyppi;
• Valokennojen tehokkuus ja niiden hinta;
• Ilmasto-olosuhteet. Eri alueilla on erilainen auringon aktiivisuus. Se vaikuttaa myös takaisinmaksuaikaan.

Kuinka valita oikea suorituskyky

Ennen kuin ostat paneelit, sinun on tiedettävä, mikä aurinkoakun teho voi olla.

Jos kotitaloutesi kulutustasosi on esimerkiksi 100 kW/kk (sähkömittarin mukaan), niin aurinkokennot kannattaa tuottaa saman verran.

Päätti tästä. Mennään pidemmälle.

On selvää, että aurinkovoimala toimii vain päiväsaikaan. Lisäksi tyyppikilven teho saavutetaan kirkkaalla taivaalla. Lisäksi huipputeho voidaan saavuttaa sillä ehdolla, että auringonsäteet putoavat pintaan. suorassa kulmassa.

Kun auringon sijainti muuttuu, myös paneelin kulma muuttuu. Näin ollen suurilla kulmilla havaitaan huomattava tehon lasku.Tämä on vain selkeänä päivänä. Pilvisellä säällä 15-20-kertainen tehohäviö voidaan taata. Pienikin pilvi tai sumu aiheuttaa 2-3-kertaisen tehohäviön

Tämä on myös otettava huomioon

Nyt - kuinka laskea paneelien käyttöaika?

Käyttöaika, jonka aikana akut voivat toimia tehokkaasti lähes täydellä kapasiteetilla, on noin 7 tuntia. Klo 9.00-16.00 Kesällä päivänvaloa on enemmän, mutta sähköntuotanto aamulla ja illalla on hyvin pientä - 20–30 %:n sisällä. Loput, tämä on 70%, syntyy jälleen päiväsaikaan klo 9-16.

Joten käy ilmi, että jos paneelien nimikilven teho on 1 kW, niin kesällä aurinkoisin päivässä tuottaa 7 kW/h sähköä. Edellyttäen, että he työskentelevät 9-16 tuntia vuorokaudessa. Eli sähköä tulee 210 kWh kuukaudessa!

Tämä on paneelisarja. Ja yksi pistorasia, jonka teho on vain 100 wattia? Päivän aikana se antaa 700 wattia / tunti. 21 kW kuukaudessa.

Kuinka saada aurinkopaneelisi toimimaan mahdollisimman tehokkaasti

Minkä tahansa aurinkokunnan suorituskyky riippuu:

• lämpötilan indikaattorit;
• auringonsäteiden tulokulma;
• pinnan kunto (sen on aina oltava puhdas);
• sääolosuhteet;
• varjon läsnäolo tai puuttuminen.

Auringon säteiden optimaalinen tulokulma paneelille on 90 °, eli suora viiva. Aurinkojärjestelmiä on jo olemassa ainutlaatuisilla laitteilla. Niiden avulla voit seurata tähden sijaintia avaruudessa. Kun Auringon sijainti suhteessa maahan muuttuu, muuttuu myös aurinkokunnan kaltevuuskulma.

Elementtien jatkuva kuumennus ei myöskään vaikuta parhaiten niiden suorituskykyyn. Kun energiaa muutetaan, tapahtuu sen vakavia häviöitä.Siksi aurinkojärjestelmän ja sen asennuspinnan väliin on aina jätettävä pieni tila. Siinä kulkevat ilmavirrat toimivat luonnollisena jäähdytystapana.

Aurinkopaneelien puhtaus on myös tärkeä niiden tehokkuuteen vaikuttava tekijä. Jos ne ovat voimakkaasti saastuneet, ne keräävät vähemmän valoa, mikä tarkoittaa, että niiden tehokkuus heikkenee.

Myös oikealla asennuksella on suuri rooli. Järjestelmää asennettaessa on mahdotonta päästää varjoa sen päälle. Paras puoli, jolle ne suositellaan asennettavaksi, on etelä.

Sääolosuhteista ajatellen voimme samalla vastata suosittuun kysymykseen, toimivatko aurinkopaneelit pilvisellä säällä. Heidän työnsä tietysti jatkuu, sillä Auringosta lähtevä sähkömagneettinen säteily osuu Maahan kaikkina vuodenaikoina. Tietenkin paneelien suorituskyky (COP) on huomattavasti alhaisempi, etenkin alueilla, joilla on runsaasti sateisia ja pilvisiä päiviä vuodessa. Toisin sanoen ne tuottavat sähköä, mutta paljon pienempiä määriä kuin alueilla, joilla on aurinkoinen ja kuuma ilmasto.

Aurinkokennojen tehokkuuteen vaikuttavat tekijät

Valokennojen rakenteen ominaisuudet heikentävät paneelien suorituskykyä lämpötilan noustessa.

Paneelin osittainen himmennys aiheuttaa lähtöjännitteen laskun valaisemattoman elementin häviöiden vuoksi, mikä alkaa toimia loiskuormana. Tämä epäkohta voidaan poistaa asentamalla ohitus paneelin jokaiseen valokennoon. Pilvisellä säällä suoran auringonvalon puuttuessa linssejä säteilyn keskittämiseen käyttävät paneelit muuttuvat erittäin tehottomiksi, koska linssin vaikutus häviää.

Aurinkosähköpaneelin suorituskykykäyrästä voidaan nähdä, että suurimman hyötysuhteen saavuttamiseksi tarvitaan oikea kuormituskestävyys. Tätä varten aurinkosähköpaneeleja ei ole kytketty suoraan kuormaan, vaan käytetään aurinkosähköjärjestelmän hallintaohjainta, joka varmistaa paneelien optimaalisen toiminnan.

Kuinka aurinkoparisto toimii?

Kaikki nykyaikaiset aurinkokennot toimivat fyysikon Alexandre Becquerelin vuonna 1839 tekemän löydön – puolijohteiden toimintaperiaatteen – ansiosta.

Jos ylälevyn piivalokennoja kuumennetaan, niin piipuolijohteen atomit vapautuvat. He yrittävät vangita alemman levyn atomeja. Täysin fysiikan lakien mukaisesti pohjalevyn elektronien on palattava alkuperäiseen tilaansa. Nämä elektronit avautuvat yhteen suuntaan - johtojen läpi. Varastoitu energia siirretään akkuihin ja palautetaan takaisin yläpiikiekolle.

Tarina

Vuonna 1842 Alexandre Edmond Becquerel havaitsi vaikutuksen, joka muuttaa valon sähköksi. Charles Fritts alkoi käyttää seleeniä valon muuttamiseksi sähköksi. Ensimmäiset aurinkokennojen prototyypit loi italialainen fotokemisti Giacomo Luigi Chamichan.

25. maaliskuuta 1948 Bell Laboratories ilmoitti luovansa ensimmäiset piipohjaiset aurinkokennot, jotka tuottavat sähkövirtaa. Tämän löydön teki kolme yrityksen työntekijää - Calvin Souther Fuller, Daryl Chapin ja Gerald Pearson.Jo 4 vuotta myöhemmin, 17. maaliskuuta 1958, aurinkopaneeleja käyttävä satelliitti Avangard-1 laukaistiin Yhdysvaltoihin. 15. toukokuuta 1958 myös aurinkopaneeleja käyttävä satelliitti Sputnik-3 laukaistiin Neuvostoliitossa.

Tämä on mielenkiintoista: Saksassa rakennettu korkein tuulipuisto maailmassa

Kuinka nopeasti aurinkopaneelit maksavat itsensä takaisin?

Aurinkopaneelien hinta on nykyään melko korkea. Ja kun otetaan huomioon paneelien tehokkuuden alhainen arvo, kysymys niiden takaisinmaksusta on erittäin tärkeä. Aurinkoenergialla toimivien akkujen käyttöikä on noin 25 vuotta tai enemmän. Puhumme siitä, mikä aiheutti niin pitkän käyttöiän hieman myöhemmin, mutta toistaiseksi selvitämme yllä esitetyn kysymyksen.

Takaisinmaksuaikaan vaikuttavat:

• Valittu laitetyyppi. Yksikerroksisten aurinkokennojen hyötysuhde on pienempi kuin monikerroksisissa, mutta myös hinta on paljon alhaisempi.
• Maantieteellinen sijainti eli mitä enemmän auringonvaloa alueellasi on, sitä nopeammin asennettu moduuli maksaa itsensä takaisin.
• Laitteiden hinta. Mitä enemmän rahaa käytit aurinkoenergian säästöjärjestelmän muodostavien elementtien hankintaan ja asennukseen, sitä pidempi takaisinmaksuaika.
• Energiavarojen hinta alueellasi.

Keskimääräinen takaisinmaksuaika Etelä-Euroopan maissa on 1,5-2 vuotta, Keski-Euroopan maissa - 2,5-3,5 vuotta ja Venäjällä noin 2-5 vuotta. Lähitulevaisuudessa aurinkopaneelien tehokkuus kasvaa merkittävästi, mikä johtuu kehittyneempien teknologioiden kehittämisestä, jotka lisäävät tehokkuutta ja vähentävät paneelien kustannuksia. Ja seurauksena myös ajanjakso, jonka aikana aurinkoenergian energiansäästöjärjestelmä maksaa itsensä takaisin, lyhenee.

Uusimmat kehitystyöt, jotka lisäävät tehokkuutta

Lähes joka päivä tutkijat ympäri maailmaa ilmoittavat kehittävänsä uutta menetelmää aurinkomoduulien tehokkuuden lisäämiseksi. Tutustutaan mielenkiintoisimpiin niistä. Viime vuonna Sharp esitteli yleisölle aurinkokennon, jonka hyötysuhde oli 43,5 %. He pystyivät saavuttamaan tämän luvun asentamalla linssin, joka kohdistaa energian suoraan elementtiin.

Saksalaiset fyysikot eivät jää Sharpin jälkeen. Kesäkuussa 2013 he esittelivät aurinkokennon, jonka pinta-ala on vain 5,2 neliömetriä. mm, joka koostuu 4 kerroksesta puolijohdeelementtejä. Tällä tekniikalla saavutettiin 44,7 %:n hyötysuhde. Maksimitehokkuus saavutetaan tässä tapauksessa myös asettamalla kovera peili tarkennetuksi.

Lokakuussa 2013 Stanfordin tutkijoiden työn tulokset julkaistiin. He ovat kehittäneet uuden lämmönkestävän komposiitin, joka pystyy lisäämään aurinkokennojen suorituskykyä. Teoreettinen hyötysuhde on noin 80 %. Kuten edellä kirjoitimme, puolijohteet, jotka sisältävät piitä, pystyvät absorboimaan vain IR-säteilyä. Joten uuden komposiittimateriaalin toiminnan tarkoituksena on muuntaa suurtaajuinen säteily infrapunaksi.

Seuraavana olivat englantilaiset tiedemiehet. He kehittivät teknologian, joka pystyy lisäämään solujen tehokkuutta 22 %. He ehdottivat alumiininanonapojen sijoittamista ohutkalvopaneelien sileälle pinnalle. Tämä metalli valittiin siksi, että se ei ime auringonvaloa, vaan päinvastoin, hajottaa sitä. Tämän seurauksena absorboituneen aurinkoenergian määrä kasvaa. Tästä johtuen aurinkoakun suorituskyvyn kasvu.

Tässä esitetään vain tärkeimmät kehityssuunnat, mutta asia ei rajoitu niihin. Tiedemiehet taistelevat jokaisesta prosentin kymmenesosasta, ja toistaiseksi he ovat onnistuneet. Toivotaan, että lähitulevaisuudessa aurinkopaneelien hyötysuhde on oikealla tasolla. Loppujen lopuksi hyöty paneelien käytöstä on suurin.

Artikkelin on laatinut Abdullina Regina

Moskova käyttää jo uusia tekniikoita katujen ja puistojen valaistukseen, luulen, että siellä on laskettu taloudellinen tehokkuus:

Aurinkokennojen tyypit ja niiden tehokkuus

Aurinkopaneelien toiminta perustuu puolijohdeelementtien ominaisuuksiin. Auringonvalo, joka putoaa aurinkosähköpaneeleille, syrjäyttää elektroneja atomien ulommalta kiertoradalta fotoneilla. Tuloksena oleva suuri määrä elektroneja tuottaa sähkövirran suljetussa piirissä. Yksi tai kaksi paneelia normaalille teholle ei riitä. Siksi useita kappaleita yhdistetään aurinkopaneeleiksi. Tarvittavan jännitteen ja tehon saamiseksi ne kytketään rinnan ja sarjaan. Suurempi määrä aurinkokennoja antaa suuremman alueen aurinkoenergian absorbointiin ja tuottaa enemmän tehoa.

Valokennot

Yksi keino lisätä tehokkuutta on monikerroksisten paneelien luominen. Tällaiset rakenteet koostuvat joukosta materiaaleja, jotka on järjestetty kerroksiin. Materiaalien valinta suoritetaan siten, että eri energioiden kvantit otetaan talteen. Kerros, jossa on yhtä materiaalia, imee yhden tyyppistä energiaa, toinen toistaan ​​ja niin edelleen. Tuloksena on mahdollista luoda aurinkopaneeleja korkealla hyötysuhteella. Teoriassa tällaiset sandwich-paneelit voivat tarjota Tehokkuus jopa 87 prosenttia. Mutta tämä on teoriassa, mutta käytännössä tällaisten moduulien valmistus on ongelmallista. Lisäksi ne tulevat erittäin kalliiksi.

Aurinkopaneelien tehokkuuteen vaikuttaa myös aurinkokennoissa käytetyn piin tyyppi. Piiatomin tuotannosta riippuen ne voidaan jakaa kolmeen tyyppiin:

• yksikiteinen;
• Monikiteinen;
• Amorfiset piilevyt.

Yksikiteisestä piistä valmistettujen aurinkokennojen hyötysuhde on 10-15 prosenttia. Ne ovat tehokkaimpia ja maksavat eniten. Polypii-malleissa on halvin watti sähköä. Paljon riippuu materiaalien puhtaudesta, ja joissakin tapauksissa monikiteiset elementit voivat olla tehokkaampia kuin yksittäiskiteet.

Amorfinen silikonipaneeli