Знання про ефективність сонячних батарей

Сонячна енергія є чистим і відновлюваним джерелом електроенергії, яке стає все більш популярним у всьому світі. Одним із ключових компонентів сонячних енергетичних систем є сонячна панель, яка перетворює сонячне світло в електроенергію постійного струму (DC) за допомогою фотоелектричного ефекту. Ефективність сонячної панелі означає відсоток сонячного світла, який вона може перетворити на придатну для використання електроенергію, і залежить від різних факторів, таких як матеріали, дизайн, температура та затінення.

Історично склалося так, що сонячні панелі виготовлялися з пластин кристалічного кремнію (c-Si), які використовували дорогі та енергоємні процеси для очищення та кристалізації сировини. Проте в останні роки з’явилися нові типи сонячних елементів, включаючи тонкоплівкові, органічні, перовскітові та тандемні елементи, які пропонують різні переваги та виклики. У таблиці нижче наведено деякі типові показники ефективності різних технологій сонячних батарей, згідно з даними Національної лабораторії відновлюваної енергії (NREL) у Сполучених Штатах.

Технологічна ефективність (%)

Моно c-Si 22,7

Полі c-Si 20,5

CdTe тонкоплівковий 21.0

CIGS тонкоплівковий 23.7

Органічний 10.8

Перовскіт 25,5

Тандем 29.1

Як видно, найвища ефективність, досягнута на даний момент, становить 29.1% для тандемної комірки, яка поєднує два або більше матеріалів із доповнювальними оптичними та електричними властивостями. Однак цей рекорд було встановлено в лабораторії за ідеальних умов, і комерційні версії технології можуть мати нижчу ефективність через практичні обмеження, такі як вартість, стабільність і масштабованість. Тому при виборі сонячної панелі для конкретного застосування важливо збалансувати ефективність з іншими факторами, такими як надійність, довговічність і доступність.

Конструкція сонячної панелі також впливає на її ефективність, оскільки різні конфігурації сонячних елементів, роз’ємів, покриттів і каркасів можуть впливати на те, скільки сонячного світла вловлюється та перетворюється. Деякі загальні конструктивні фактори, які можуть покращити або зменшити ефективність сонячних батарей, включають:

Розмір і форма комірки: менші та округлі комірки можуть зменшити втрати затінення та покращити послідовне з’єднання, але можуть збільшити витрати на обробку та резистивні втрати.

Взаємозв’язок: Паралельні з’єднання комірок можуть зменшити ефект затінення та звести до мінімуму невідповідність струму, але можуть збільшити внутрішній опір і сприйнятливість до гарячих точок.

Антиблікове покриття: тонкий шар плівки на верхній частині комірок може зменшити відбиття сонячного світла та збільшити поглинання, але також може спричинити додаткові витрати, складність і довговічність.

Задня частина: захисний шар на нижній частині комірок може запобігти пошкодженню від вологи, пилу та удару, але також може впливати на розсіювання тепла та адгезію.

Каркас: Міцний і стійкий до атмосферних впливів каркас може витримати вагу панелі та полегшити встановлення та обслуговування, але також може відкидати тінь і зменшувати потік повітря.

нарешті, На ефективність сонячної панелі також впливають зовнішні фактори наприклад температура та затінення. Коли сонячна панель нагрівається, її електропровідність зменшується, що призводить до зниження вихідної напруги та збільшення струму. Тому важливо вибрати сонячну панель з таким температурним коефіцієнтом потужності (Pmax), який відповідає місцевим кліматичним умовам. Затінення від дерев, будівель, хмар або інших об’єктів також може зменшити кількість сонячного світла, яке потрапляє на сонячну панель, спричиняючи гарячі точки, зворотні струми та зниження продуктивності. Щоб уникнути затінення, сонячні батареї слід встановлювати під відповідним кутом і орієнтацією, щоб максимізувати сонячне опромінення, і можуть використовувати такі пристрої, як обхідні діоди, затінювальні кулі або трекери, щоб пом’якшити наслідки часткового затінення.

Підсумовуючи, ефективність сонячної панелі є ключовим параметром, який визначає, скільки електроенергії можна виробити від сонячного світла, і залежить від різних факторів, таких як матеріали, дизайн, температура та затінення. Збалансовуючи ефективність з іншими критеріями, такими як вартість, надійність і масштабованість, сонячна енергетика може сприяти більш стійкому та стійкому енергетичному майбутньому.