Тонкопленочные солнечные панели: еще один виток технического прогресса
Дата публикации: 18 декабря 2019
Хрупкость и размеры обычных солнечных панелей ограничивают сферу их применения. Поэтому специалисты решили найти аналог классическим батареям, такой же мощный и производительный, но менее требовательный к условиям эксплуатации. Длительные исследования и эксперименты увенчались успехом: вниманию целевой аудитории представлены тонкопленочные солнечные панели. Отлично справляясь с задачей выработки электрической энергии из солнечных лучей, они снимают целый ряд ограничений в вопросах своего применения. Минимальное пространство, гибкость, износостойкость и долговечность – лишь несколько из внушительного перечня достоинств, позволяющих говорить о большом будущем тонкопленочных панелей.
А есть ли разница?
Покупатели, впервые услышавшие о гибких солнечных батареях, с опаской относятся к новому изобретению. Почему-то они полагают, что здесь скрывается какой-то подвох, и тонкопленочные модели слабы и неэффективны. Однако такое мнение не соответствует действительности. В обычных солнечных батареях используются кремниевые кристаллы, отличающиеся хрупкостью и чувствительностью к внешним условиям. Пластины, наклеенные на стеклянное основание, часто растрескиваются или отходят от основы, что делает конструкцию непригодной для дальнейшей эксплуатации.
В свою очередь тонкопленочные солнечные батареи изготавливаются по иному принципу. В их основе — гибкая стальная лента, на которую методом напыления наносится несколько слоев кремния или иного вещества, обладающего способностью улавливать солнечные лучи. Это может быть теллурид кадмия, селенид или меди-индий, доказавшие свое право выступать в роли аналогов кремниевых панелей. В результате получается солнечная батарея в виде пленки, которую можно гнуть в любом направлении и даже сворачивать в рулон.
Учитывая широкие возможности практического применения солнечных панелей в закрытых помещениях и на открытом пространстве, перечисленные выше способности оказываются как нельзя более кстати. Гибкую батарею можно брать с собой в дорогу, перевозить на любые расстояния, монтировать на кровле или на земельном участке, не опасаясь ее порчи и ухудшения рабочих параметров. Прочная стальная основа позаботится, чтобы случайное падение или удар не нарушили целостность конструкции, а напыленный слой отлично справится с задачей «сбора» солнечной энергии.
История изобретения
Впервые ученые заговорили о теллуриде кадмия в 70-х годах прошлого столетия, когда на первый план вышли авиационные и космические технологии. Мечта достичь светила и использовать его энергию для земной промышленности заставила искать способы аккумулирования и преобразования солнечного света. Исследования несколько тормозили сомнения специалистов в возможной токсичности теллурида. Но очень скоро все подозрения были сняты, и вещество по праву заняло место в числе аналогов кремния. Тем более что КПД гибких панелей с его применением выше, а стоимость одного ватта энергии на треть ниже, чем у кремниевой панели.
Преимущества гибких солнечных батарей
С уверенностью говорить о перспективах тонкопленочных солнечных элементов можно благодаря не только низкой стоимости. В числе достоинств также стоит выделить:
- легкость и эластичность;
- минимальные размеры: тонкопленочная батарея занимает немного места;
- КПД до 12% с перспективой дальнейшего роста благодаря усовершенствованию технологий производства;
- экологическую безопасность;
- способность заменить кремниевые батареи там, где наблюдаются сложные условия эксплуатации и существует риск порчи хрупких панелей;
- высокий уровень производительности даже в условиях рассеянного или слабого солнечного света, в отличие от кремниевых аналогов, резко теряющих производительность при пасмурной погоде;
- термостойкость, способность длительное время выдерживать высокую температуру воздуха вследствие прямого угла падения солнечного света. Это свойство позволяет эксплуатировать панели в любых регионах мира;
- возможность установки на любой конструкции кровли за счет низкого веса батареи без необходимости дополнительного усиления основы.
На фоне многочисленных преимуществ тонкопленочных солнечных элементов недостатки кажутся менее значимыми. Но о них нужно знать.
- Сравнительно невысокий КПД и уровень мощности по сравнению с некоторыми другими источниками альтернативной энергии.
- Небольшой срок службы, не превышающий 3-4 года.
- Интенсивное нагревание в жаркую погоду из-за теплоемкости металлической основы.
Сочетание перечисленных характеристик позволяет использовать тонкопленочные панели в следующих устройствах:
- Квадрокоптеры и электомобили.
- Туристические модели светильников, радиоприемников, зарядные устройства.
- Подача электроэнергии в жилых помещениях, где отсутствует централизованная сеть питания.
Гибкие батареи готовы вытеснить с рынка стандартные кремниевые модели при условии, что цена на тонкопленочные образцы будет снижаться, а КПД и мощность – увеличиваться.
Тонкопленочные солнечные батареи на Алиэкспресс
Если вы решили лично оценить достижения в производстве солнечных батарей, обратите внимание на следующие модели:
KINCO 150
Гибкие солнечные панели на 150W и напряжение 18V. В основе – сотовый монокристаллический кремний. Размеры 56*86 см. В комплекте к батарее поставляются коннекторы MC4. Вариант для открытого пространства, загородных походов и автомобильных поездок.
KINCO 200
Модель на 200 Вт и напряжением 18 В от одного из ведущих китайских производителей. Основа – монокристаллические кремниевые ячейки. Рекомендована для зарядки автомобилей, моторных лодок, загородных походов, а также для частичного автономного энергоснабжения жилых объектов.
LEORY
Модель мощностью 120 Вт и напряжением 18 В из монокристаллических элементов. В комплекте контроллер 10/20/30/40/50A и зарядное устройство.
SOLAR
Панель мощностью 20 Вт и напряжением 12 В. Имеется USB 2,0 порт для подключения цифровых устройств.
TMddotda
Модель на 20 Вт и 5V с разъемом USB 2,0. Возможности применения – зарядка гаджетов, лодок, автомобильная зарядка, использование в походе и в кемпинге.