Солнечные панели для отопления дома: принцип получения обогрева

Выбираем солнечные панели для частного дома

Перед тем, как покупать солнечные панели в частный дом, узнайте:

Суточное потребление электроэнергии в помещении;
Место для установки панелей (направлены на юг при этом на них не должно быть тени и выставлен соответствующий угол наклона);
Аккумуляторы размещаются в теплом помещении при этом температуре до 25 градусов по Цельсию;
Учитывайте пиковые нагрузки электроприборов;
Сезонное или постоянное использование системы.

Для регионов с высокой световой активностью лучше всего подойдут монокристаллические батареи. Для дачи или приусадебного участка, если планируется сезонное использование лучше всего подойдут микроморфные поликристаллические модели. Они сравнительно недорогие, хорошо воспринимают рассеянный, боковой свет и работают под углом в пасмурную погоду.

Пример расчетов

Дачный участок потребляет 3-6 кВт*ч электрической энергии, но этот показатель может быть выше при использовании большого количество электроприборов или дополнительного освещения дома. Трехэтажных коттедж потребляет от 20 до 50 кВт*ч и даже больше. На основе представленной информации произведем расчет.

№	Энергопотребители	Мощность, Вт	Количество	Время работы, ч	Потребляемая мощность в сутки, кВт*ч
1	Лампа	90	3	3	1
2	Лампа	50	3	3	0,56
3	ТВ	150	1	4	0,7
4	Насос	400	1	2	1
5	Холодильник	1200	1	2	3
6	Ноутбук	400	1	2	0,8
7	Спутники	20	1	4	0,9
	Всего:	—	—	—	7 кВт (с учетом потерь)

Энергоемкость коттеджа составляет 7 кВт (с учетом потерь). Если дом находится на Юге, где солнечного света достаточно для энергообеспечения, то понадобится порядка 20 батарей. Рабочая мощность одной панели – 400 Вт. Такого количество достаточно для энергоснабжения загородного участка, где постоянно проживает семья из 4-6 человек.

Солнечные панели – из истории создания

Идея преобразования бесплатных солнечных лучей в энергию, которая будет работать на благо человека, будоражила людей давно. Так сложилось, что первым решением исторически стали солнечные термальные электростанции или солнечные коллекторы, которые принципиально отличатся от солнечных батарей (о принципе действия коллекторов коротко расскажем ниже). Солнечные же панели стали по факту второй и достаточно удачной попыткой человечества преобразовать энергию солнца в другой вид энергии, которая может использоваться для электроснабжения разного рода жилых, нежилых и хозяйственных обьектов.

И хотя солнечной энергетике не так много лет, ее развитию предшествовал целый ряд открытий и разработок. Но настоящий прорыв в направлении использования энергии света случился в середине 19 века, когда французский ученый Александр Эдмон Беккерель открыл явление фотоэлектрического эффекта. В 1873 году английский инженер-электрик Уиллоуби Смит обнаружил эффект фотопроводимости в селене, а несколькими годами спустя американец Чарльз Фриттс сконструировал первый фотоэлемент, состоящий из тонкого слоя селена, расположенного между пластинками золота и меди, и имевший эффективность всего 1%.

В 1987 году Генрих Герц открыл внешний фотоэффект, а в 1889 году русский Александр Столетов, в экспериментальной установке которого потек электрический ток, рожденный световыми лучами, описал закономерности фотоэффекта. Позднее к этому «приложил руку» и Альберт Эйнштейн. В начале 20 века он объяснил фотоэлектрический эффект на основе квантовой теории, за что впоследствии даже получил Нобелевскую премию. А первые прототипы солнечных панелей были созданы итальянским фотохимиком Джакомо Луиджи Чамичаном. В дальнейшем научные изыскания в области полупроводников привели к синтезированию кремниевых фотоэлементов с КПД 4%. Эта инновация была сделана в 1954 году в лаборатории компании «Bell Telephone». Позднее их эффективность увеличили до 15%, и солнечные батареи были впервые использованы в сельской местности и отдаленных городах как источник питания для системы телефонной связи, где они успешно использовались на протяжении многих лет. Еще через несколько лет в космос были запущены спутники с использованием солнечных батарей. Впоследствии были разработаны и созданы фотоэлементы на основе других полупроводников.

Общие правила

Подводя итог всему вышесказанному можно кратко сформулировать основные правила при подборе солнечной электростанции для вашего дома:

выбираем стандартные унифицированные модели, не гонимся за мощностями и размерами

при нагрузке до 1кВт выбираем систему на 12V, свыше 1кВт – 24V

MPPT лучше PWM контроллера

моно или поли – без разницы

число панелей и АКБ к ним считаем по калькуляторам с учетом всех вводных данных

панели и их количество всегда выбираем в привязке с контроллером и инвертором, а не по отдельности

Сегодняшние цены на панели, контроллеры, инверторы и уже готовые сборки солнечных электростанций мощностью от 0,5кВт до 7кВт, где все уже рассчитали за вас — ТЫЦ

Характеристики солнечной панели

Солнечные батареи отличаются по множеству параметров. Самыми важными являются уровень КПД, тип применяемой технологии, назначение и качество изготовления солнечной батареи. Ниже мы эти особенности рассмотрим более подробно.

Коэффициент полезного действия

Коэффициент полезного действия (КПД) — это показатель, который отражает эффективность выработки электроэнергии. Он показывает, какой процент солнечного света можно преобразовать в энергию при работе панели. Уровень выработки зависит в первую очередь от типа панели:

Максимальный уровень выработки наблюдается для монокристаллов, у которых КПД находится у отметки 15-22%.
Неплохой уровень выработки дают также поликристаллические изделия, которые дают выработку по КПД в 10-17%.
Наименее эффективными являются тонкопленочные солнечные батареи, у которых КПД в среднем составляет 3-5%.

Уровень КПД может меняться также от угла наклона панели (оптимальный наклон — 30 градусов), а также от температуры воздуха. На холоде выработка по электроэнергии падает, поэтому зимой КПД батареи может снижаться в 3-8 раз в зависимости от температуры окружающего воздуха, а чем ниже температура воздуха, тем выше будет падение по коэффициенту полезного действия.

Тип солнечных панелей по применяемой технологии

В зависимости от применяемой технологии различают солнечные батареи трех типов:

Монокристаллические. Отличаются наибольшей выработкой по уровню КПД (15-22%), что позволяет получить выигрыш по мощности или габаритам панели. Но стоят монокристаллические батареи достаточно дорого, что может быть серьезным недостатком в случае ограниченного бюджета. Срок службы — 15-30 лет.
Поликристаллические. Отличаются умеренными показателями по уровню КПД (10-17%), хотя по габаритам и свойствам генерируемого тока практически не отличаются от монокристаллических изделий. Стоят немного дешевле монокристаллов, поэтому применяются в бюджетных проектах. Срок службы — 15-30 лет.
Тонкопленочные. Дешево стоят, но обладают очень низким уровнем КПД (3-5%), поэтому такие панели делают очень крупных размеров. На практике тонкопленочные батареи используются только в узкоспециализированных проектах, когда экономия по свободному пространству не требуется. Срок службы — 5-10 лет.

Назначение и область применения батарей

Солнечные батареи выполняются по различным схемам в зависимости от их назначения:

Сверхкомпактные панели размером с ладонь применяются для питания простых устройств (лампочек, игрушек), а также для зарядки повербанков и телефонных аккумуляторов. Панели такого типа можно объединить в небольшие блоки для увеличения мощности тока.
Переносные легкие модели с габаритами 30-60 x 50-100 сантиметров применяются для питания бытовых приборов, а также на случай выезда человека за пределы города. Такие панели имеют боковые опоры для быстрой сборки, а используются они для питания маломощных устройств.
Небольшие или средние модели повышенной гибкости применяются для монтажа на крыше автомобилей или катеров. С их помощью можно выработать небольшое количество энергии, однако ее будет вполне достаточно для зарядки аккумулятора или мобильных гаджетов.
Средние, крупные и сверхкрупные панели стационарного типа устанавливаются на земле или крыше дом. На их основе можно сделать полноценную электростанцию, которая будет использовать в качестве аварийного или основного источника электроэнергии.

Качество изготовления

Различают четыре класса качества для панелей:

Класс A. Присваивается изделиям без дефектов, которые могут негативно повлиять на выработку или срок годности батареи.
Класс B. Присваивается моделям, у которых есть незначительные царапины и сколы. Такие дефекты не влияют на КПД и мощность устройства, но снижают их срок службы (обычно на 30-50%).
Класс C. Присваивается моделям со значительными дефектами зарядных модулей. Такие дефекты плохо влияют на уровень КПД и мощность, а также снижают срок службы изделия (обычно на 40-70%).
Класс D. Присваивается неработоспособным моделям со значительными дефектами и поломками. Такие модели не годятся для генерации солнечной энергии, но могут применяться для переработки батарей.

Принцип действия фотоэлектрических преобразователей

Работа фотоэлементов базируется на фотоэлектрическом эффекте: при действии электромагнитных волн на вещество его электронам передается энергия фотонов. Весь рабочий процесс схематически в батареях проходит следующим образом:

Солнечное излучение воздействует на внешний (n) и на внутренний (р) слои.
В области р-n перехода создаются некомпенсированные электронно-дырочные пары.
Возникшие свободные электроны переходят из р-слоя в n-слой. Дырки поступают в обратном направлении.
В результате в первой пластине возникает переизбыток электронов. Она получает отрицательный заряд.
Вторая пластина становится положительно заряженной.
Создается источник постоянного тока.

Принцип действия ФЭП

Через металлические контакты электроны поступают в нагрузку. После нее они попадают обратно в n-слой. Цепь замыкается.

В зависимости от разновидности, ФЭП работают только при действии электромагнитного излучения определенного спектра частот. В двухслойных батареях в фотоэлектрическом движении принимают участие только те электроны, энергии которых достаточно для преодоления запрещенной зоны.

Использование многослойных фотоэлементов позволяет свести к минимуму данное ограничение. Такие приборы поглощают солнечную энергию в большем спектре излучения за счет послойного изменения ширины запрещенной зоны (изменяется от большей к меньшей).

Мощности отдельных ФЭП достаточно только для питания портативных устройств, например, наручных электронных часов. Для получения мощностей, достаточных для запитывания бытовых потребителей, отдельные фотоэлементы соединяют в солнечные модули.

Что собой представляют солнечные батареи

В общей сложности солнечные батареи – это генераторы постоянного тока, к которым подключаются аккумуляторы с контролером заряда и специальные устройства, именуемые инверторами, непосредственно предназначенными для преобразования постоянного в переменный ток.

Множество фотоэлементов на панели предназначены для трансформации солнечной в электрическую энергию.

Благодаря параллельному и последовательному подключению всех отдельных фотоэлементов воедино создаётся определённое количество энергии. Элементы, подключённые параллельно, на выходе дают ток, а последовательная сборка – напряжение.

Скомбинировав оба способа — обеспечивается бесперебойная работа солнечной батареи. В качестве соединяющих элементов для панели используются диоды, которые в свою очередь не допускают её перегрева и одновременно не дают аккумуляторам самостоятельно разрядиться.

Для «сбора» и «хранения» энергии от солнечной панели используются аккумуляторы со специальным контроллёром заряда. Дабы предотвратить поломку всей системы от избыточной мощности, к ней подключается резистор. С помощью инвертора из солнечной батареи поступает преобразованный переменный ток, которым можно пользоваться для решения бытовых потребностей (например, освещение здания).

Комплектация

Базовая комплектация всей системы состоит:

Солнечная панель (и) – предназначена для приёма солнечного излучения.
Контроллер заряда – нормализует работу батареи и способствует повышению эффективности выработки электроэнергии.
Аккумуляторные батареи – благодаря батареям в системе сохраняется полученная электроэнергия.
Инвертор – необходим для преобразования постоянного в переменный ток, ведь он используется электроприборами.

Преимущества и нюансы

К главным достоинствам относятся:

Отсутствие затрат во время эксплуатации.
Долговечность.
В процессе работы используется природный неиссякаемый ресурс – солнечное излучение.
Минимальное техническое обслуживание.
Бесшумность в работе.
Достаточный уровень КПД.
0% загрязнения окружающей среды.

Относительная зависимость от солнечного света.
Высокая общая стоимость.
Необходимы навыки при монтаже.

Виды батарей

Солнечные батареи из монокристаллического кремния. Получаются от литья кристаллов высокоочищенного кремния. Особое расположение атомов монокристалла повышает КПД до 19%. Фотоэлементы имеют толщину от 200 до 300 мкм. Данного рода батареи надёжны и долговечны, но отличаются от остальных видов батарей повышенной ценой.
Солнечные батареи из мультикристаллического кремния. Материал для батарей состоит из разных монокристаллических решёток кремния, благодаря чему служит примерно 25 лет, а КПД составляет 14 — 15%.
Солнечные батареи из поликристаллического кремния. Атомы кремния имеют различную ориентацию, чем немного уступают электрическими показателями монокристаллу. Отличаются средним сроком службы (20 лет), КПД – 14%. В отличии от тёмных аналогов – материал в конечном варианте имеет светло синий цвет.
Тонкоплёночные батареи. В качестве материала для панелей используется специальная плёнка, которая хорошо поглощает свет. Данные батареи могут использоваться в местах с преобладающей пасмурной погодой. КПД у них небольшой 10%, но этот нюанс компенсируется привлекательной ценой батарей.
Батареи из аморфного кремния. Батареи эконом варианта с показателем КПД не больше 8%, но особые фотоэлектрические преобразователи позволяют вырабатывать дешёвую электроэнергию.
Батареи на основе теллуида кадмия. В основе этих батарей лежит плёночная технология. Несмотря на микроскопический слой материала, добивается результат КПД в 11%. Выработанная ими энергия обходится немного дешевле, в отличии от кремниевых панелей.

Область применения

Вырабатываемая дешёвая электроэнергия солнечными батареями востребована в различных отраслях и используется для:

Освещения жилых и не жилых помещений – дома, дачи, офисы, больницы, тепличные комплексы.
Обеспечения энергией телекоммуникационного и медицинского оборудования.
Освещения придомовых территорий, улиц, шоссе.
Производить зарядку микроэлектроники.
Особой популярностью солнечные батареи пользуются в космической и автомобильной отрасли.

Видео. Как рассчитать необходимое количество солнечных батарей для дома

В ролике наглядно показан порядок расчета площади солнечных батарей для частного дома. Полезно для тех, кто хочет учесть все расходы на сооружение системы автономного солнечного электроснабжения уже на этапе планирования.

По моим подсчетам, у меня батареи окупились за 3 года. Но я их использую в собственной теплице для оросительной системы и освещения.

5 лет — средний срок окупаемости. Если батарея закрепляется стационарно. Если же вращать каждый день ее вслед за солнцем от рассвета до заката — можно сократить это время, но вот захочется ли вам каждые 3-4 часа поворачивать батарею каждый день?

Кто подскажет, какой толщины должно быть стекло над батареями, чтобы градом на крыше не побило?

Никита, я ставил 5мм — думаю достаточно. Под град попадали, снегом заметало. Все осталось сохранным.

Либо я чего-то не понял, либо я чего-то не понял. Объясните на пальцах что за коэффициент 16 и откуда он берётся. И вообще почему именно 16, а не 25 или 42?

Спасибо за публикацию, очень правильно все написано!

Привет автору раздела где приводится укрупненый расчет мощности геоустановки. ИНТЕРЕСНО, в школе когда проходили электричество, явление магнитной индукции и категории величин, связанные с этими явленими где находился автор? Наверно прогуливал (в зоопарке бегемота кормил). С каких пор электрическая да и любая энергия измеряется в кВт(киливатах), это равносильно тому что скорость потока измерять ведрами. Прошу исправить, ато как то сдыдно величену МОЩНОСТИ (кВт-киловат, л.с.-лошадиная сила) путают с величинами ЭНЕРГИИ (кВт*h — киловатчас, Дж — Джоуль)

Оставить комментарий Отменить ответ

Бестопливный генератор дает свободу. Свободу от денег Сфера применения тонкопленочных солнечных батарей Собрать своими руками солнечную батарею из подручных средств Справится ли ветряк с электроснабжением частного дома

Зеленая электрика
Инструмент
Проводка
Освещение
Выключатели
Электроотопление
- Электрокамины
- Теплый пол
Стабилизаторы
- Эра, Штиль
- Ресанта
Водонагреватели

Бестопливный генератор — способ заработать на безграмотности

Плюсы и минусы вертикальных ветрогенераторов, их виды и особенности

Ветряк для частного дома — игрушка или реальная альтернатива

Power Bank с солнечной батареей — расчет на безграмотность

Как выбрать солнечную панель — обзор важных параметров

Power Bank с солнечной батареей — расчет на безграмотность
Ремонт стабилизаторов Ресанта — тонкости и рекомендации
Почему стоит выбирать водонагреватель с сухим тэном

«Электрика в доме»

Как вам статья?

Мне нравитсяНе нравится

Схема и принцип работы домашней электростанции

Имея только солнечную батарею, не получится использовать производимую ей электроэнергию для питания электрических приборов. Чтобы создать домашнюю электростанцию по стандартной схеме (с напряжением на выходе 220 В), кроме гелиопанели понадобится приобрести (или самостоятельно собрать) еще ряд устройств:

аккумуляторную батарею (АКБ);
контроллер;
инвертор.

Устройства должны соответствовать по своим рабочим характеристикам друг другу. Все подсоединения на участке цепи с постоянным током должны выполняться строго с соблюдением указанной полярности.

Работает схема так:

Вырабатываемое фотоэлементами солнечной панели напряжение подается на соответствующие клеммы контроллера. Прибор распределяет электроэнергию между потребителями и аккумулятором. Он контролирует величину заряда АКБ, защищая ее (от перезарядки или полной разрядки) и панель (от обратных токов).
Так как гелиопанель вырабатывает постоянный ток, то после контроллера (или аккумулятора) питание поступает на инвертор. Данный прибор предназначен для преобразования постоянного напряжения (величиной 12, 24 или 48 В) в переменное (220 В частотой 50 Гц).
После инвертора уже осуществляется подключение домашнего электрооборудования.

Аккумуляторы выполняют свою стандартную функцию – являются накопителями энергии. Заряжаются они в светлое время суток, а разрядка происходит ночью.

Для повышения уровня надежности электроснабжения устанавливают две аккумуляторные батареи: основную и резервную. Избыточная электроэнергия будет сохраняться в «резерве». Соединяют аккумуляторы последовательно или параллельно в зависимости от вольтажа АКБ и необходимой величины напряжения на их общем выходе. Пример представлен на иллюстрации:

Чтобы сэкономить, можно обойтись без контроллера или аккумулятора либо без обоих устройств. В первом случае понадобится постоянно следить за уровнем заряда АКБ и отключать их в ручном режиме. Если этого не делать, то аккумуляторы быстрее выйдут из строя, не будут оптимальным образом функционировать панели. При отсутствии аккумуляторной батареи электростанция будет функционировать только при достаточном уровне освещенности. Такой вариант подходит только для совместной работы с системой централизованного электроснабжения.

Бывают случаи, когда используются для освещения лампочки на 12 В постоянного напряжения. Тогда инвертор не нужен.

Для защиты участков цепей переменного и постоянного тока используют предохранители с соответствующим номиналом по силе тока. Гелиопанели от перегрева и перегрузок по напряжению спасают с помощью диодов. Их число рассчитывается по количеству фотоэлементов в схеме.

Чтобы повысить эффективность работы гелиопанелей, их можно оснастить поворотными механизмами. Последние разворачивают панели максимальной площадью к Солнцу, используя специальные датчики слежения за светилом.

Контроллер MPPT или PWM?

Между солнечной панелью и АКБ для контроля уровня заряда батареи и выдачи заданного напряжения устанавливают контроллер.

Ошибка №19
Приобретение малоэффективного PWM или ШИМ контроллера.

Берите только MPPT. Благодаря ему вы сможете “высосать” из солнечной батареи максимум возможного.

PWM наоборот при абсолютно одинаковых условиях ограничивает выдаваемую мощность на 20-30%. Почему так происходит?

Вот самое понятное и наглядное объяснение, что есть в сети.

https://youtube.com/watch?v=-b7TDtjR0S4%3F

Кроме того, через MPPT контроллеры можно спокойно подключать к системе большие сборки солнечных панелей на напряжение 12V-24V.

Объединив их в так называемые “стринги” (последовательно подключенная цепочка), суммарно можно будет передавать с крыши напряжение свыше 100В. Главное, чтобы ваш контроллер был на это рассчитан.

С такой “напругой” потери в проводах снизятся до минимума, а MPPT просто преобразует данное напряжение до необходимого уровня подзарядки АКБ.

Ну а лучшее решение – это комбинированный гибридный инвертор. Он в своей сборке сразу содержит MPPT контроллер и инвертор.

Еще он умеет подключаться параллельно к сети 220В и в автоматическом режиме добавлять недостающие киловатты (функция “подмешивания”). Это когда солнечная станция и батареи не справляются с нагрузкой.

В нормальном режиме источник постоянного тока (АКБ) для него приоритетнее. Из сети он ничего брать не будет.

При этом не путайте, не все гибридные инверторы всеядны и одновременно совместимы с ветрогенераторами. Для одновременной работы СЭС и ветряка нужно подбирать специальные модели.

Виды гелиопанелей

Первый параметр, по которому различают гелиопанели – это тип кремниевых пластин. Для производства фотоячеек используется несколько видов таких пластин, имеющих целый ряд индивидуальных особенностей:

Монокристаллические. Такие ячейки получают из однородных монокристаллов. Они имеют равномерную структуру и характеризуются несколько более высокой производительностью. Форма этих ячеек – многоугольники или квадраты со срезанными углами (по форме кристаллических заготовок).
Поликристаллические. Получаются, как правило, методом литья и имеют неоднородную структуру. За счет этого их энерговыработка немного ниже, чем у моноячеек. Однако полипластинки отличаются ровной прямоугольной или квадратной формой, поэтому ими можно полностью заполнить все рабочее пространство солнечной панели, в отличие от моноячеек. Таким образом для полипанелей характерна более высокая эффективность всего изделия по отношению к одной ячейке.
Тонкопленочные (гибкие). Изготавливаются на основе аморфного кремния. Их главная особенность – гибкая структура, как следствие – возможность использования на разного рода криволинейных поверхностях. Энерговыработка таких панелей примерно в 2 раза ниже, чем у поли- или моновариантов, однако они отличаются и самой низкой стоимостью производства.

Характерно, что те или иные виды солнечных панелей лучше работают в различных условиях. Особенно это видно на примере тонкопленочных изделий, поскольку несмотря на их, казалось бы, невысокую производительность, они довольно широко используются в городских или промышленных инсталляциях из-за минимальной себестоимости производимой энергии.

Что же касается материалов, то основным по-прежнему является кремний с различными примесями. Однако довольно часто (особенно для гибких панелей) применяются кадмия теллурид и меди-индия селенид. Введение этих полупроводников повышает производительность ячеек примерно на 5-10% от первоначальных значений.

Напряжение

Как правило, панели выпускаются с выходным напряжением 12 В. Но для заряда аккумуляторов необходимо иметь в системе напряжение выше, чем из рабочее, да и преобразование из постоянного в переменное выгоднее по КПД производить с более высоких значений.

Какое выходное напряжение на Ваших солнечных панелях?

12 В / 24 В36 В / 48 В

Поэтому принята стандартная практика использовать напряжения:

12 В для систем с потреблением на более 1 кВт.
24 В или 36 В – при потреблении до 5 кВт.
48 В – при мощности свыше 5 кВт.

Для получения таких напряжений используют последовательное включение панелей (наборов панелей).

Как повысить эффективность солнечных батарей?

Для достижения максимально эффективной электрификации помещений:

Перед покупкой и установкой батарей следует со стороной куда будут устанавливаться панели. Желательно делать это на южное направление.
Для оценки освещенности лучше всего будет воспользоваться люксметром либо пригласить специалиста, который составит вам предварительную смету и рассчитает рентабельность системы.
Рассчитайте окупаемость системы – если вы живете в Центральной России или в северных регионах, то установка аккумуляторных батарей будет неоправданно высока.

Если в живете в южном регионе, то солнечные панели отлично вам подойдут. Однако для оптимальной работы необходим корректный расчет и правильная установка.

Преимущества солнечных батарей

Солнечная энергия — это перспективное направление, которое постоянно развивается. Они имеют несколько основных достоинств. Удобство использования, долгий срок службы, безопасность и доступность.

Положительные стороны применение данной разновидности аккумуляторных батарей:

Возобновляемость – этот источник энергии практически не имеет ограничений притом бесплатный. По крайней мере на ближайшие 6.5 миллиардов лет. Нужно подобрать оборудование, установить его и использовать по назначению (в частном доме или коттеджном участке).
Обильность – Поверхность земли в среднем получает около 120 тысяч терравват энергии что в 20 раз превышает нынешнее энергопотребление. Солнечные батареи для коттеджей или частных домов имеют огромный потенциал для использования.
Постоянство – солнечная энергия постоянна поэтому человечеству не грозит перерасход в процессе ее использования.
Доступность – солнечная энергия может вырабатывать на любой территории, при наличии естественного света. При этом чаще всего она применяется для отопления жилища.
Экологическая чистота – солнечная энергетика является перспективной отраслью, которая в будущем заменит электростанции, работающие на невозобновляемых ресурсах: газ, торф, уголь и нефть. Безопасны для здоровья людей и домашних животных.

При производстве панелей и монтаже солнечных электростанций в атмосферу не происходят значительные выбросы вредных или токсичных веществ.
Бесшумность – выработка электроэнергии производится практически бесшумно, и поэтому этот вид электростанций лучше ветровых электростанций. Их работа сопровождается постоянным гулом из-за чего оборудование быстро выходит из строя, а сотрудники должны делать частые перерывы на отдых.
Экономичность – при использовании солнечных батарей владельцы недвижимости ощущают значительное снижение коммунальных расходов на электроэнергию. Панели имеют долгий срок службы – производитель дает гарантию на панели от 20 до 25 лет. При этом обслуживание всей электростанции сводится к периодической (раз в 5-6 месяцев) очистке поверхностей панелей от грязи и пыли

Тонкопленочные солнечные панели

Высокая стоимость производства кремния солнечного качества привела к созданию нескольких типов солнечных элементов второго и третьего поколения, известных как тонкая пленка полупроводники. Тонкопленочные солнечные элементы требуют меньшего объема материалов, часто с использованием слоя кремния толщиной всего один микрон, что составляет примерно 1/300 ширины моно- и поликристаллических солнечных элементов. Кремний также имеет более низкое качество, чем кремний, используемый в монокристаллических пластинах.

jordanmurph / Getty Images

Многие солнечные элементы сделаны из некристаллического аморфного кремния. Поскольку аморфный кремний не обладает полупроводниковыми свойствами кристаллического кремния, он должен быть объединен с водородом, чтобы проводить электричество. Солнечные элементы из аморфного кремния самый распространенный тип тонкопленочных элементов, и они часто встречаются в электронике, такой как калькуляторы и часы.

Другие коммерчески жизнеспособные тонкопленочные полупроводниковые материалы включают теллурид кадмия (CdTe), диселенид галлия, индия (CIGS) и арсенид галлия (GaAs). Слой полупроводникового материала наносится на недорогую подложку, такую как стекло, металл или пластик, что делает его дешевле и удобнее, чем другие солнечные элементы. Скорость поглощения полупроводниковых материалов высока, что является одной из причин, по которой в них используется меньше материала, чем в других элементах.

Производство тонкопленочных ячеек намного проще и быстрее, чем солнечные элементы первого поколения, и существует множество методов, которые можно использовать для их изготовления, в зависимости от возможностей производителя. Тонкопленочные солнечные элементы, такие как CIGS, можно наносить на пластик, что значительно снижает его вес и увеличивает его гибкость. CdTe отличается тем, что является единственной тонкой пленкой, которая имеет более низкую стоимость, более высокий срок окупаемости, меньший углеродный след и меньшее потребление воды в течение всего срока службы, чем все другие солнечные технологии.

Однако у тонкопленочных солнечных элементов в их нынешнем виде много недостатков. В кадмий в клетках CdTe очень токсичен при вдыхании или проглатывании и может попасть в почву или воду при неправильном обращении во время утилизации. Этого можно было бы избежать, если бы панели перерабатывались, но эта технология в настоящее время не так широко доступна, как хотелось бы. Использование редких металлов, таких как металлы CIGS, CdTe и GaAs, также может быть дорогостоящим и потенциально ограничивающим фактором при производстве большого количества тонкопленочных солнечных элементов.