Сучасні дослідники, які займаються геліосистемами, постійно ведуть між собою дискусії щодо ККД сонячних батарей. Це один із головних критеріїв, на підставі якого оцінюються їх ефективність та рівень продуктивності. Оскільки витрати на перетворення енергії Сонця в електричну у панелей, як і раніше, великі, виробники турбуються про те, як зробити їх ККД вище.
Відомо, що на 1м² площі елементів виробляється близько 20% загальної потужності випромінювання Сонця, яке потрапляє на батарею. При цьому йдеться про найсприятливіші умови клімату та погоди, які бувають далеко не завжди. Отже, збільшення показника потрібно встановити багато сонячних батарей. Це не завжди буває зручно, та й за вартістю влітає в «копієчку». Тому треба розуміти, наскільки доцільне використання цих альтернативних джерел енергії та які перспективи є надалі.
Що таке ККД?
Отже, ККД батареї — це кількість потенціалу, що реально виробляється нею, що позначається у відсотках. Для обчислення необхідно потужність електричної енергії розділити на потужність енергії Сонця, що потрапляє на поверхню сонячних панелей.
Наразі цей показник знаходиться в межах від 12 до 26%. Хоча на практиці, враховуючи погодні та кліматичні умови, він не піднімається вище 18. Причиною є матеріали, з яких виробляють сонячні акумулятори. Кремній, який є основною «сировиною» для їх виготовлення, не має здатності поглинання УФ-спектру і може працювати тільки з інфрачервоним випромінюванням. На жаль, через таку нестачу ми втрачаємо енергію УФ-спектру і не застосовуємо її з користю.
Взаємозв’язок ККД з матеріалами та технологіями
Як працюють сонячні батареї? За принципом властивостей напівпровідників. Світло, що падає на них, вибиває своїми частинками електронів, що знаходяться на зовнішній орбіті атомів. Велика кількість електронів створює потенціал електричного струму за замкнутих умов ланцюга.
Щоб забезпечити нормальний показник потужності одного модуля буде мало. Чим більше панелей, тим ефективніша робота радіаторів, що віддають електроенергію акумуляторам, де вона накопичуватиметься. Саме з цієї причини ефективність сонячних батарей залежить і від кількості модулів, що встановлюються. Чим більше, тим більше енергії Сонця вони поглинають, а показник потужності вони стає значно вище.
Чи можна підвищити ККД батареї? Такі спроби були зроблені їх творцями, і неодноразово. Виходом із становища у майбутньому може стати виробництво елементів, які з кількох матеріалів та його верств. Матеріали слідують таким чином, щоб модулі могли вбирати різні типи енергії.
Наприклад, якщо одна речовина працює з УФ-спектром, а інша – з інфрачервоним, ККД сонячних батарей у рази підвищується. Якщо мислити лише на рівні теорії, то найвищим коефіцієнтом корисної дії може бути показник близько 90%.
Також на ККД будь-якої геліосистеми великий вплив має і різновид кремнію. Його атоми можна отримати кількома шляхами, і всі панелі, тому діляться на три різновиди:
- монокристали;
- полікристали;
- елементи аморфного кремнію.
З монокристалів виробляють сонячні батареї, ККД яких становить близько 20%. Вони коштують дорого, тому що ефективність у них найвища. Полікристали за вартістю набагато нижчі, тому що в даному випадку якість їхньої роботи безпосередньо залежить від чистоти кремнію, що використовується при їх виготовленні.
Елементи, в основі яких знаходиться аморфний кремній, стали основою для виробництва тонкоплівкових сонячних панелей. Технологія їх виготовлення набагато простіша, вартість нижча, але й ККД менша — не більше 6%. Вони швидко зношуються. Тому для покращення терміну їхньої служби в них додаються селен, галій, індій.
Як зробити роботу сонячної панелі максимально ефективною?
Продуктивність будь-якої геліосистеми залежить від:
- температурних показників;
- кута падіння променів Сонця;
- стану поверхні (вона завжди має бути чистою);
- погодних умов;
- наявності чи відсутності тіні.
Оптимальний кут падіння променів Сонця на панель – 90°, тобто прямий. Вже є геліосистеми, оснащені унікальними пристроями. Вони дозволяють стежити за положенням світила у просторі. Коли положення Сонця щодо Землі змінюється, змінюється і кут нахилу геліосистеми.
Постійне нагрівання елементів теж не найкраще позначається на їх продуктивності. Коли енергія перетворюється, виникають серйозні втрати. Тому між геліосистемою та поверхнею, на яку вона монтується, завжди потрібно залишати невеликий простір. Повітряні потоки, що проходять у ньому, служитимуть природним способом охолодження.
Чистота сонячних батарей – теж важливий фактор, що впливає на їх ККД. Якщо вони сильно забруднені, вони збирають менше світла, а отже, їхня ефективність знижується.
Також і правильне встановлення грає велику роль. Не можна під час монтування системи допускати, щоб на неї падала тінь. Найкраща сторона, на якій їх рекомендується встановлювати, — південна.
Переходячи до погодних умов, можна заодно відповісти на популярне питання про те, чи сонячні батареї працюють у похмуру погоду. Безумовно, робота їх продовжується, тому що електромагнітне випромінювання, що походить від Сонця, потрапляє на Землю у всі пори року. Звичайно, продуктивність панелей (ККД) буде значно меншою, особливо в регіонах з дощовими та похмурими днями в році. Іншими словами, електроенергію вони вироблятимуть, але в набагато меншій кількості, ніж у регіонах із сонячним та спекотним кліматом.
Своєчасне обслуговування сонячних панелей забезпечує підтримку стійкого показника ефективності СЕС. Якщо ви помітили, що ваша сонячна система почала генерувати значно менше енергії, ніж раніше, ви можете звернутися до нас – наша команда професіоналів готова виїхати на об’єкт і надати кваліфіковану допомогу. Докладніше про послугу можна прочитати тут, а зв’язатися з нами за телефоном +38 (098) 501-17-93 або залишити заявку на цій сторінці.