Своими руками солнечный элемент: инструктаж по самостоятельной сборке. Части, из которых состоит солнечная батарея

Содержание

Измеряем «солнце». ВАХ солнечных панелей своими руками / Хабр

Я провожу бесплатные обследования солнечных станций, в результате чего в меня летят тапки мне делают замечания, что для предъявления гарантийных претензий нужно измерять именно падение мощности солнечной панели, к которой в основном и привязана гарантия. Так я пришел к необходимости обзавестись собственным прибором по снятию ВАХ ( IV Curve )  солнечной панели. Как сделать его самому за ~100$, и что это даёт — далее

Вступление

К сожалению, тестирование солнечных панелей даже профессиональным прибором, не является достаточным условием для производителя. Для полноценного юридического статуса и возможности вести диалог на равных с производителями солнечных панелей, нужно пройти сертификацию TÜV SÜD. Ни одной сертифицированной лаборатории в Украине нет. Я писал в головной офис TÜV SÜD, но наверно что то пошло не так.

Итого — выбросить >1К$ за красивую игрушку (без сертификации) смысла не было, алгоритм построения ВАХ расписан детально, отчего бы не построить свой велосипед прибор? 

Но пока я читал про алгоритмы, то набрёл на IV Swinger 2, где сделали уже мопед создание которого расписано пошагово и очень чётко. При этом создатель инструкции очень толковый и общительный человек, за что ему отдельное спасибо.

Характеристики этой модификации покрывают все современные панели, в отличии от старых версий профессиональных измерителей. Снятие ВАХ солнечной панели занимает не более пары секунд.  Единственным минусом является слабая масштабируемость по напряжению, и одним махом измерить параметры всего стринга солнечных панелей им нельзя, только отдельного экземпляра. Но даже сняв параметры всего стринга, всё равно нужно найти ту самую панель, которая так повлияла на общий результат, а ведь это именно то, что мы уже умеем!

Сборка

Далее процесс простой, но растянутый во времени.

Ждем платы

и детали

паяем и тестируем.

Инструкция настолько подробная, что аж скулы сводит сборка напоминала конструктор лего.

Беда пришла откуда не ждали. 

Для более точной настройки, а мне очень хотелось утереть нос владельцам приборов за 1К получить максимальную точность, есть возможности дополнительной точной калибровки. Для этого нужен блок питания на 100 В, который у меня как раз применяется для электролюминесценции.

Самое обидное, что статью https://habr.com/ru/post/537612/ я читал буквально накануне, но пробежал как то “по диагонали”, подумав что это не про меня, спойлер — не угадал. Рекомендую прочитать её, это может быть и про Вас.

Итого накрылась материнка и свежесобранный прибор, которым я успел проверить только пару аккумуляторов. Все детали, кроме плат, я заказывал впритык, поэтому еще минус пару недель, на повторную доставку сгоревших компонентов.

Первые тесты

Желание провести первый реальный тест распирало, поэтому погодные условия не брались в расчёт.

Долгожданный первый результат. Вот так работает панель на 320 Вт зимой.

С наступлением солнечной погоды, был проведен ряд более полезных тестов, для проверки влияния того или иного типа повреждения и/или затенения на работу солнечной панели.

“Естественное” затенение

Снять параметры панели не успел, затенение отказывалось позировать.

Частичное “жёсткое” (обычно похожее дают расположенные вплотную дымоходы и прочие естественные преграды)

И наиболее часто встречающаяся в реальности тень — от проводов.

И да, это так подрос главный помощник из самой первой части, с КДПВ.

Основные проблемы, которые могут быть с солнечными панелями, и какой вид при этом должна принимать ВАХ я расписал в статье.

Натурные испытания

Опять потянулся длительный период ожидания хорошей погоды, и спустя лишь много лет пару недель  я смог приступить к измерениям на своей солнечной станции.

Внимание! Высокое напряжение! 

Все дальнейшие действия нужно выполнять при чётком соблюдении правил техники безопасности, во избежание встречи с праотцами 20 см дуги постоянного тока напряжением 800 В и током в 10 — 25 А.

Обесточиваем солнечную электростанцию, размыкаем стринги, проверяем. И только после этого переходим к следующему этапу.

ВАХ солнечной панели мощностью 280 Вт, эталон, не затенённый

Табличные параметры

Размеры: 1678mm×991mm×35mm

Voc — 38.08

Isc — 9.43

Эффективность — 16.8 %

Тень от оптоволокна

Тепловизор практически ничего не видит

ВАХ солнечной панели с тенью и без тени практически не отличается. Можно списать на разброс как в самих панелях, так и погрешность измерения.

Тень от проводов

Тепловизор сигнализирует о проблеме

ВАХ тоже сигнализирует о проблеме

К сожалению, стринг который у меня затеняется, отличается от остальных по к-ву панелей. Поэтому измерить точное влияние данного затенения на падение мощности всего стринга нельзя. Методом расчетов на коленке по аналогии с соседними стрингами, у меня вышло порядка 5% потерь. Инвертор умеет снимать ВАХ всего стринга, но для это нужна корпоративная лицензия, которую мне обещал представитель вендора еще с осени, в виде исключения, но как то пока не сложилось, увы.

Затенение на панелях, в моём случае, проходит после 11 часов дня, и проявляется только в осенне — весенний период. 

А это я подловил выход солнца из-за долгой тучи. Панель уже успела остыть, и кратковременно показала чудеса.

Итоги

Я использовал метод сравнительного анализа, при котором снимались данные с соседних панелей. Для абсолютных значений, нужно приобрести термометр и люксметр, и впоследствии приводить результаты к STC. В плате и программе предусмотрено их подключение. Даже на визуально чистом небе, может появляться невидимая глазу дымка, которая влияет на конечный результат.

Прибор получился довольно компактный и точный.  Повторяемость результатов у меня была с точностью до 1 Вт.

К основным минусам стоит отнести трудоемкость процесса  снятия показаний — станцию нужно обесточить, получить доступ к проводам от конкретной панели, что довольно часто невозможно, без полного демонтажа.

Если у Вас есть сомнения в работе своей солнечной станции, этот или аналогичный прибор считаю крайне необходимым и востребованным. Опять же, местные поставщики, подтверждают гарантию и по не сертифицированным приборам.

Наработки и результаты обследования солнечных станций я начал выкладывать в своём блоге. Для желающих углубиться в тему — есть так же живой форум по домашним солнечным электростанциям, присоединяйтесь.

Всем мира и солнечного неба над головой!

Солнечные элементы • Ваш Солнечный Дом

Структура солнечного элемента

Солнечные элементы (СЭ) изготавливаются из материалов, которые напрямую преобразуют солнечный свет в электричество. Большая часть из коммерчески выпускаемых в настоящее время СЭ изготавливается из кремния (химический символ Si). Кремний это полупроводник. Он широко распространен на земле в виде песка, который является диоксидом кремния (SiO2), также известного под именем «кварцит». Другая область применения кремния — электроника, где кремний используется для производства полупроводниковых приборов и микросхем.

Структура солнечного элемента из кремния 1. свет (фотоны)   2. лицевой контакт  3. отрицательный слой 4. переходной слой  5. положительный слой  6. задний контакт

Прежде всего , в СЭ имеется задний контакт и 2 слоя кремния разной проводимости. Сверху имеется сетка из металлических контактов и антибликовое просветляющее покрытие, которое дает СЭ характерный синий оттенок. Различают солнечные элементы с переходом p- и n-типа. Первые дешевле и более распространены в настоящее время. Вторые немного дороже, но имеют большую эффективность, и применяются в  солнечных элементах нового типа (например,

PERC)

Типы солнечных элементов

Кремниевые солнечные элементы могут быть следующих типов: монокристаллический, поликристаллический и аморфный (тонкопленочный). Есть также гетероструктурные элементы, которые совмещают в себе кристаллический и аморфный солнечные элементы (см.ниже). Различие между этими формами в том, как организованы атомы кремния в кристалле. Различные СЭ имеют разный КПД преобразования энергии света. Моно- и поликристаллические элементы имеют КПД выше, чем у солнечных элементов, изготовленных из аморфного кремния.

В последние годы разработаны новые типы материалов для СЭ. Например, тонкопленочные фотоэлектрические элементы из медь-индий-диселенида и из CdTe (теллурид кадмия). Эти СЭ в последнее время также коммерчески используются. Технологии их производства постоянно развиваются, за последнее десятилетие КПД тонкопленочных элементов вырос примерно в 2 раза. Одной из последних технологий солнечных модулей из аморфного кремния являются тандемные солнечные модули, которые имеют повышенных КПД.

Последние технологии используют гибридные методы. Так появились элементы, которые имеют как кристаллический переход, так и тонкий полупрозрачный аморфный переход, расположенный над кристаллическим. Так как кристаллы и аморфный кремний наиболее эффективно преобразуют только часть спектра света, и эти спектры немного отличаются, применение таких гибридных элементов позволяет повысить общий КПД солнечного элемента. В России такие солнечные элементы выпускает завод Хевел.

Производителя солнечных элементов постоянно усовершенствуют их, что приводит к повышению их КПД и выработки электроэнергии на пиковый ватт. Современные технологии солнечных элементов и модулей описаны в нашей статье «Современные солнечные элементы и модули«. Сейчас применяются 

PERC, HJT, IBC, Bi-facial, TopCon и другие новые многообещающие технологии для кристаллических кремниевых элементов, которые позволили достичь КПД в солнечном элементе 25 и более процентов (см. карту КПД СЭ справа).

На рисунке приведен график изменения КПД солнечных элементов за последние десятилетия. Как видим, в лабораториях уже получены результаты, приближающиеся к 45%. Конечно, до массового коммерческого использования такие технологии дойдут еще не скоро, но работа по удешевлению изготовления солнечных элементов постоянно ведется во всем мире. Как видно, максимальный КПД получают на многопереходных элементах и концентрированном освещении.

Размеры фотоэлектрических элементов

Тенденция при производстве солнечных элементов — это увеличение их размера. Большие пластины позволяют снизить удельную стоимость пикового ватта солнечного элемента. В настоящее время применяются в основном пластины размером 156 и более мм.

Первые модули мощностью 48 Вт появились в 1983 году, в них использовалось 36 ячеек размером 100 х 100 мм. После этого использовалось много ячеек с разными размерами, начиная с 100 х 100 мм, этот размер ячеек был доступен на рынке примерно до 1996 года. Другие размеры, такие как 125 х 125 мм, затем стали стандартными размерами на многие годы. Затем пластина размером 156 мм стала стандартом на более, чем 10 лет. Тогда для модуля размером 156 мм был определен термин «размер пластины M0». Позже этот размер был постепенно заменен на 156,75-мм (M2). Без увеличения габаритов модулей на 60 ячеек, пластины M2 могут увеличить мощность модуля более, чем на 5 Вт, что является значительным повышением конкурентоспособной стоимости, поэтому они стали основным размером и сохраняли этот статус в течение нескольких лет. Массовое производство пластин 156,75 мм началось в 2016 году. Согласно исследованию ITRPV, опубликованному в 2019 году, ожидается, что старый 6-дюймовый формат (156 мм x 156 мм), полностью исчезнет с рынка к концу 2019 года. Затем размер снова был увеличен на 2 мм до общего размера 158,75 мм (M3/G1), а пластина M4 — до 161,7 мм. M4 в основном использовалась для двусторонних модулей n-типа. В конце концов, на рынок был выпущен еще один вариант — M6. M6 имеет размер пластины 166 мм, что дает размер модуля 1776 x 1052 мм для варианта с полуячейками. В 2020 году массово появились размеры M12 и даже M12+. Площадь таких элементов в мм2 приведена на рисунке ниже.

Мощность солнечного элемента и мощность солнечного модуля на основе пластин различного размера
Размер пластины Мощность элемента (Вт) при КПД 22.5% Мощность модуля из 60 элементов, Вт Мощность модуля из 120 полуэлементов, Вт
M12 9.92 583 601
M10 9.00 529 545
M9 8.29 488 502
M6 6.17 363 374
G1 5.67 333 343
M4 5.81 342 352
M2 5.50 323 333

 

Снижение стоимости производства при увеличении размера солнечного элемента Источник

Пиковый ватт

КПД серийно выпускаемых солнечных элементов, %:
монокристаллические: 15-22
поликристаллические: 12-18
аморфные: 6-12
теллурид кадмия: 8-12

Солнечный элемент производит электричество когда освещается светом. В зависимости от интенсивности света (измеряемой в Вт/м

2), солнечный элемент производит больше или меньше электричества: яркий солнечный свет более предпочтителен, чем тень, и тень более предпочтительна, чем электрический свет. Для сравнения СЭ и модулей необходимо знать так называемую номинальную мощность элемента или модуля. Номинальная мощность, выращенная в ваттах пиковой мощности Wp, это мера того, сколько электроэнергии может произвести фотоэлектрический модули при оптимальных условиях.

Для определения и сравнения номинальной мощности солнечных панелей, выходная мощность измеряется при стандартных тестовых условиях (СТУ). Эти условия предполагают:
— освещенность 1000 Вт/м2
— солнечный спектр AM 1.5 (он определяет тип и цвет света)
— температура элемента 25 °C (это важно, так как эффективность СЭ падает при повышении его температуры).

Так как в реальных условиях работы такие параметры практически недостижимы, в последнее время все больше производителей указывают параметры модуля в так называемых «нормальных условиях» (NOCT), т.е. при температуре модуля 40-45 градусов и освещенности 800 Вт/м

2. Тем не менее, NOCT также не отражает реальную мощность модуля, так как во время работы солнечной батареи освещенность может быть даже выше 1000 Вт/м2, а температура существенно ниже 45С.

Пример:

Большинство панелей с площадью 1 квадратный метр имеют номинальную мощность около 120-150 Втпик
(уточнение: если они сделаны из кристаллических кремниевых элементов).

Ни NOCT, ни тем более STC мощности не позволяют определить, сколько именно энергии будет вырабатывать солнечная панель в реальных условиях. Для того, чтобы иметь более точное представление о производительности солнечного модуля, в мире делаются попытки ввести новые, дополнительные, показатели эффективности солнечных панелей. Одним из таких дополнительных параметров является PTC, с помощью которого можно более реально определить, сколько энергии можно ожидать от того или иного модуля. На настоящий момент PTC, наряду с NOCT, являются показателями, по которым можно проводить сравнение различных фотоэлектрических модулей. Подробнее о PTC…

Сравнение тонкопленочных и кристаллических фотоэлектрических модулей

Тонкопленочные солнечные элементы бывают обычно 4 основных типов:

  1. из аморфного кремния (a-Si) или тонкопленочного кремния (TF-Si)
  2. из теллурида кадмия (Cd-Te)
  3. из деселенида галлия-меди-индия copper indium gallium deselenide (CIS or CIGS)
  4. из синтетических (dye-sensitized solar cell) материалов с органическими добавками.

Тонкопленочные модули из аморфного кремния. В отличие от кристаллического материала, здесь нет структурированного положения атомов. Поэтому у аморфного кремния хуже полупроводниковые свойства и, следовательно, меньше КПД преобразования света. Однако для производства элементов необходимо гораздо меньше кремния и он может быть нанесен практически на любую поверхность — стекло, металл или другой материал. КПД элементов из аморфного кремния с одним слоем — около 6%. Доля модулей из аморфного кремния на рынке незначительна.

CSG (Crystalline Silicon on Glass) выглядят как модули из аморфного кремния, но на самом деле являются кристаллическими. Специальный технологический процесс позволяет наносить тонкий слой кристаллического кремния (около 2мкм) прямо на стекло (тогда как толщина «обычного» ФЭП составляет 200-300мкм). Контакты внедряются с использованием лазера и трафаретной печати. Первые фотоэлектрические модули, произведенные по такой технологии, имели КПД около 7%.

CdTe модули (кадмий-теллуровые). Эта специальная тонкопленочная технология имеет большой потенциал для снижения стоимости фотоэлектрических модулей. КПД модулей достигает 18%. Содержание кадмия в модуле меньше, чем в обычной пальчиковой батарейке, и производители обещают принимать на переработку все произведенные ими «отработанные» модули.

CIS модули

. Основные ингредиенты CIS модулей — медь, индий, селен, и иногда галлий (тогда элементы обозначаются как CIGS). CIS имеют наибольший КПД в группе тонкопленочных ФЭП (до 16-18% в модуле).

В Южной Корее была разработана принципиально новая технология тонкопленочных модулей, что может значительно способствовать массовому их распространению за счет удешевления и увеличения энергоемкости. В новых солнечных элементах присутствуют 3 цветных слоя на базе наногранул из диоксида титана. Благодаря количеству слоев новые солнечные элементы могут собирать видимый свет в трех наиболее активных длинах – красной, синей и зеленой. В результате, солнечный элемент производит электроэнергии почти в 3 раза больше, чем обыкновенные фотоэлектрические панели. 

Еще одним преимуществом таких элементов является их высокая светопропускаемость, поэтому их можно располагать на крышах и окнах жилых домов. Для создания этих элементов использовался метод хроматографии и совсем не использовался кремний, что делает производство недорогим и не зависящим от исчерпаемых природных ресурсов. Толщина готовой пленки составляет всего 20 нанометров, она способна производить до 30 миллиампер электричества с каждого квадратного сантиметра. Ее КПД составляет около 17-18%.

Тонкопленочные солнечные модули состоят из примерно 6 слоев. Прозрачное покрытие закрывает антиотражающий слой, затем идут полупроводники P и N типа, затем контактный слой и подложка. Принцип работы тонкопленочных солнечных элементов тот же самый, что и у кристаллических солнечных элементов.

Ниже приведены основные особенности и отличия в применении тонкопленочных и кристаллических фотоэлектрических модулей.

Тонкопленочные модули в общем случае должны быть дешевле кристаллических за счет меньшего расхода кремния и более простой технологии изготовления. Однако на практике разница в цене не очень большая, так как в последние годы цена на кристаллические солнечные модули сильно снизилась. Эффективность обеих технологий быстро растет, а различие в цене уменьшается. Более того, тонкопленочные модули обычно выполняются с использованием 2 слоев стекла, поэтому они могут быть даже дороже поликристаллических модулей той же мощности. Двойное стекло также делает тонкопленочные модули тяжелее кристаллических модулей, в которых стекло только с лицевой стороны, а с тыльной — PVC пленка (это не относится к новым double glass кристаллическим солнечным модулям).

Есть другой тип тонкопленочных солнечных модулей, в которых полупроводниковый слой нанесен на гибкую основу. Такие модули — легкие и их можно изгибать. Обычно такие модули используются в переносных системах или на кровлях со сложной формой.

Для конечных потребителей и установщиков важно рассмотреть некоторые важные особенности, которые имеют место при проектировании солнечной электростанции на основе различных типов солнечных элементов. На основе этой информации проектировщик может решить, какую технологию солнечных элементов — тонкопленочную или кристаллическую — лучше использовать в конкретном проекте.

В таблице ниже приведено очень короткое сравнение этих двух технологий. При выборе модулей для конкретного проекта необходимо также учитывать много других моментов.

Технология Кристаллический кремний Тонкопленочные модули
Разновидности технологии Монокристаллический кремний (c-Si)
Поликристаллический кремний(pc-Si/ mc-Si)
String Ribbon
Аморфный кремний (a-Si)
Теллурид кадмия (CdTe)
Copper Indium Gallium Selenide (CIG/ CIGS)
Органические фотоэлементы (OPV/ DSC/ DYSC)
Отношение напряжения в рабочей точке к напряжению холостого хода (Vmp/ Voc)
(выше — лучше, т.к. меньше разница между Voc и Vmp)
80%-85% 72%-78%
Температурные коэффициенты (низкий температурный коэффициент лучше при работе при высоких температурах окружающей среды) выше (-0,4-0,5%/градус) ниже (-0,1-0,2%/градус)
Заполнение вольт-амперной характеристики
(идеальный элемент имеет 100% заполнение)
73%-82% 60%-68%
Конструкция модуля в раме из анодированного алюминия без рамы, между 2 стеклами — цена ниже, вес больше
на гибком основании — легче, дешевле
КПД модуля 13%-19% 4%- 12%
Совместимость с инверторами Чем меньше температурный коэффициент, тем лучше. Можно использовать бестрансформаторные инверторы Проектировщик должен учитывать такие факторы, как температурный коэффициент, отношение Voc/Vmp, сопротивление изоляции и т.п. Обычно для тонкопленочных модулей требуется инвертор с гальванической развязкой
Монтажные конструкции Типовые Типовые, но может потребоваться специальные зажимы или крепеж. Во многих случаях стоимость установки намного меньше
Соединения постоянного тока Типовые Типовые, иногда может потребоваться больше разветвителей и предохранителей
Типовое применение Жилые дома/Коммерческие объекты/Генерация в сеть Жилые дома/Коммерческие объекты/Генерация в сеть
Требуемая площадь около 150 Вт/м2 может потребоваться до 50% больше площади для той же мощности СБ

Источник: CIVICSolar

Как видно из таблицы, основное отличие кристаллических и тонкопленочных элементов — в их КПД. Также, у кристаллических элементов дольше срок службы. Расходы на установку кристаллических модулей меньше, так как для одной и той же мощности нужно устанавливать примерно в 2 раза меньше по площади модулей. К недостаткам кристаллических модулей можно отнести высокую стоимость исходного материала (кристаллического кремния), его хрупкость.

Установка тонкоплёночных модулей на гибкой основе требует определённых навыков от монтажников. Мы не знаем в России никого, кто мог бы качественно установить такие модули (более того, недавно установленные в Сколково тонкоплёночные модули TegoSolar были смонтированы с грубыми нарушениями, что привело к возгоранию крыши и уничтожению довольно дорогостоящей солнечной батареи из гибких фотоэлектрических модулей).

Справедливости ради нужно отметить, что в реальных условиях модули из аморфного кремния вырабатывают больше энергии с пикового ватта, чем моно и поликристаллические солнечные панели. Последние 2 года в Москве в ИВТАНе ведутся сравнительные испытания различных модулей, предварительные результаты говорят о том, что тонкопленочные модули GET вырабатывают примерно на 13% больше электроэнергии, чем все лучшие экземпляры модулей из кристаллических солнечных элементов.

КПД солнечных элементов различных типов

Различия между моно и поликристаллическими солнечными элементами

Этот вопрос выделен в отдельную статью

ВЫБОР СОЛНЕЧНЫХ ПАНЕЛЕЙ: МОНО ИЛИ ПОЛИ?

В видео ниже — обзор технологий солнечных элементов и их КПД на 2021 год. 

Неплохая статьи по теме на стороннем ресурсе:

Как делают солнечные элементы (17 фото + 2 видео)

 

Эта статья прочитана 20561 раз(а)!

Продолжить чтение

  • 10000

    2 основных параметра для оценки качества солнечных модулей Нам часто задают вопрос — почему у вас солнечные панели стоят столько, а у каких-то других продавцов — дешевле. Простой ответ похож на известную и набившую оскомину фразу. Согласно известной рекламе, «не…
  • 10000

    Тестирование параметров солнечных батарей Что такое STC и PTC? Как оценить и сравнить параметры солнечных батарей При выборе солнечных модулей очень важно понимать параметры, которыми описывается модуль — мощность, напряжения, токи в различных режимах. Но не менее важно знать, при…
  • 10000

    Руководство для покупателя по выбору солнечных панелей При перепечатке ссылка на этот сайт обязательна, См. Правила копирования. «Ваш Солнечный Дом» Общее правило при покупке солнечных батарей Последние несколько лет, очень много компаний, начиная от ландшафтных дизайнеров до установщиков окон, крыш,…
  • 10000

    Солнечные фотоэлектрические модули с двойным стеклом Модули с двойным остеклением (double glass) Солнечные модули с двойным стеклом  появились на рынке сравнительно недавно — 5-7 лет назад, но до недавнего времени они были дороже обычных модулей. В 2017 году они стали…
  • 66

    Как правильно выбирать солнечные элементы и модули Вы собрались купить солнечную батарею? В первую очередь, нужно обратить внимание на технические параметры солнечного модуля. Основные из них перечислены ниже. Также, нужно проверить качество изготовления и отсутствие визуальных дефектов на солнечных элементах,…
  • 62

    Тонкопленочные фотоэлектрические модули из аморфного кремния Тонкопленочные технологии часто рассматривают как будущее фотоэлектрической энергетики, несмотря на то, что в настоящее время более 90% всех производимых в мире солнечных модулей — кристаллические. Тем не менее, технологии тонкопленочных модулей развиваются очень быстро,…

Сделан очень важный шаг к полностью прозрачным солнечным элементам

Полностью прозрачные солнечные панели, которыми можно будет заменить окна в зданиях без потери освещения, являются мечтой многих сторонников возобновляемой энергетики. Зная это, исследователи неустанно работают над проектами, которые приближают момент, когда эта мечта станет реальностью.

Учёные из Университета Пенсильвании в США не отстают от своих коллег: они создали новые ультратонкие металлические электроды, которые могли бы стать ключевым элементом полупрозрачной солнечной панели из перовскита.

Привычные солнечные панели обычно сделаны из кремния, но этот материал постепенно изживает себя в плане эффективности. Учёные уже какое-то время активно работают с новым материалом для солнечных панелей – перовскитом. Устанавливая солнечные элементы из перовскита на стандартные кремнивые панели, исследователи могут заметно повысить их эффективность.

Теперь же учёные создали необходимые для работы солнечного элемента электроды из наночастиц золота. Тончайший, толщиной буквально в несколько атомов, слой золота имеет высокую электропроводность и при этом не мешает солнечной панели эффективно поглощать свет.

В предыдущих исследованиях учёные выяснили, что наночастицы золота не распространяются по поверхности равномерно, а сбиваются в небольшие островки. Эта особенность снижала электрическую проводимость золотого слоя.

Исследователи решили эту проблему, добавив в электрод дополнительный слой из хрома. Это нововведение позволило равномерно распределить наночастицы золота, повысив проводимость материала.

Плёнка из золота (Au) равномерно распределена по поверхности благодаря нижнему слою из хрома (Cr).

На основе получившегося прозрачного электрода инженеры создали тандемную солнечную панель с производительностью (КПД) 28,3%.

При этом солнечный элемент из перовскита в составе этой панели показал КПД 19,8%, что является рекордом производительности для полупрозрачной панели из этого материала.

Благодаря этому дополнению КПД тандемной панели оказался на целых 5% выше, чем у одиночной кремниевой панели.

«Улучшение на 5% можно считать огромным. Это по сути означает, что на каждый квадратный метр солнечного элемента мы можем получать примерно на 50 ватт больше солнечной энергии. Солнечные фермы состоят из тысяч модулей, и из этого складывается очень много электричества. Именно это является большим прорывом», – объясняет соавтор работы профессор Шашанк Прия (Shashank Priya) из Университета Пенсильвании.

Авторы работы утверждают, что создание надёжного прозрачного электрода прокладывает дорогу для перехода на тандемные солнечные панели на базе перовскита, а в дальнейшем – на полностью перовскитные панели.

Исследование было опубликовано в издании Nano Energy.

Ранее мы писали о технологии, делающей металлические контакты на солнечном элементе почти невидимыми. Также мы сообщали о том, что полупрозрачные солнечные панели не мешают выращивать хорошие урожаи в теплицах.

Больше новостей из мира науки и технологий вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».

Солнечная электростанция на дом 200 м2 своими руками

Частенько в сети проскакивают сообщения о борьбе за экологию, развитие альтернативных источников энергии. Иногда даже проводят репортажи о том, как в заброшенной деревне сделали солнечную электростанцию, чтобы местные жители могли пользоваться благами цивилизации не 2-3 часа в сутки, пока работает генератор, а постоянно. Но это всё как-то далеко от нашей жизни, поэтому я решил на своем примере показать и рассказать, как устроена и как работает солнечная электростанция для частного дома. Расскажу обо всех этапах: от идеи до включения всех приборов, а также поделюсь опытом эксплуатации. Статья получится немаленькая, поэтому кто не любит много букв могут посмотреть ролик. Там я постарался рассказать то же самое, но будет видно, как я все это сам собираю.



Исходные данные: частный дом площадью около 200 м2 подключен к электросетям. Трехфазный ввод, суммарной мощностью 15 кВт. В доме стандартный набор электроприборов: холодильник, телевизоры, компьютеры, стиральные и посудомоечные машинки и так далее. Стабильностью электросеть не отличается: зафиксированный мною рекорд — отключение 6 дней подряд на период от 2 до 8 часов.

Что хочется получить: забыть о перебоях электроэнергии и пользоваться электричеством, невзирая ни на что.

Какие могут быть бонусы: Максимально использовать энергию солнца, чтобы дом приоритетно питался солнечной энергией, а недостаток добирал из сети. Как бонус, после принятия закона о продаже частными лицами электроэнергии в сеть, начать компенсировать часть своих затрат, продавая излишки выработки в общую электросеть.

С чего начать?

Всегда есть минимум два пути для решения любой задачи: учиться самому или поручить решение задачи кому-то другому. Первый вариант предполагает изучение теоретических материалов, чтение форумов, общение с владельцами солнечных электростанций, борьбу с внутренне жабой и, наконец, покупку оборудования, а после — установку. Второй вариант: позвонить в специализированную фирму, где зададут много вопросов, подберут и продадут нужное оборудование, а могут и установить за отдельные деньги. Я решил совместить эти два способа. Отчасти потому что мне это интересно, а отчасти для того, чтобы не напороться на продавцов, которым надо просто заработать, продав не совсем то, что мне нужно. Теперь пришло время теории, чтобы понять, как я делал выбор.

На фото пример «освоения» денег на строительство солнечной электростанции. Обратите внимание, солнечные панели установлены ЗА деревом – таким образом, свет на них не попадает, и они просто не работают.

Типы солнечных электростанций

Сразу отмечу, что говорить я буду не о промышленных решениях и не о сверхмощных системах, а об обычной потребительской солнечной электростанции для небольшого дома. Я не олигарх, чтобы разбрасываться деньгами, но я придерживаюсь принципа достаточной разумности. То есть я не хочу греть бассейн «солнечным» электричеством или заряжать электромобиль, которого у меня нет, но я хочу, чтобы в моем доме все приборы постоянно работали, без оглядки на электросети.

Теперь расскажу про типы солнечных электростанций для частного дома. По большому счету, их всего три, но бывают вариации. Расположу, по росту стоимости каждой системы.

Сетевая Солнечная Электростанция — этот тип электростанции сочетает в себе невысокую стоимость и максимальную простоту эксплуатации. Состоит всего из двух элементов: солнечных панелей и сетевого инвертора. Электричество от солнечных панелей напрямую преобразуется в 220В/380В в доме и потребляется домашними энергосистемами. Но есть существенный недостаток: для работы ССЭ необходима опорная сеть. В случае отключения внешней электросети, солнечные батареи превратятся в «тыкву» и перестанут выдавать электричество, так как для функционирования сетевого инвертора нужна опорная сеть, то есть само наличие электричества. Кроме того, со сложившейся инфраструктурой электросети, работа сетевого инвертора не очень выгодна. Пример: у вас солнечная электростанция на 3 кВт, а дом потребляет 1 кВт. Излишки будут «перетекать» в сеть, а обычные счетчики считают энергию «по модулю», то есть отданную в сеть энергию счетчик посчитает, как потребленную, и за нее еще придется заплатить. Тут логично подходит вопрос: куда девать лишнюю энергию и как этого избежать? Переходим ко второму типу солнечных электростанций.

Гибридная Солнечная Электростанция – этот тип электростанции сочетает в себе достоинства сетевой и автономной электростанции. Состоит из 4 элементов: солнечные панели, солнечный контроллер, аккумуляторы и гибридный инвертор. Основа всего – это гибридный инвертор, который способен в потребляемую от внешней сети энергии подмешивать энергию, выработанную солнечными панелями. Более того, хорошие инверторы имеют возможность настройки приоритезации потребляемой энергии. В идеале, дом должен потреблять сначала энергию от солнечных панелей и только при ее недостатке, добирать из внешней сети. В случае исчезновения внешней сети инвертор переходит в автономную работу и пользуется энергией от солнечных панелей и энергией, запасенной в аккумуляторах. Таким образом, даже если электроэнергию отключат на продолжительное время и будет пасмурный день (или электричество отключат ночью), в доме всё будет функционировать. Но что делать, если электричества нет вообще, а жить как-то надо? Тут я перехожу к третьему типу электростанции.

Автономная Солнечная Электростанция – этот тип электростанции позволяет жить полностью независимо от внешних электросетей. Она может включать в себя больше 4 стандартных элементов: солнечные панели, солнечный контроллер, АКБ, инвертор.

Дополнительно к этому, а иногда вместо солнечных панелей, может быть установлена ГидроЭлектроСтанция малой мощности, ветряная электростанция, генератор (дизельный, газовый или бензиновый). Как правило, на таких объектах присутствует генератор, поскольку может не быть солнца и ветра, а запас энергии в аккумуляторах не бесконечен – в этом случае генератор запускается и обеспечивает энергией весь объект, попутно заряжая АКБ. Такая электростанция легко трансформируется в гибридную, при подключении внешней электросети, если инвертор обладает этими функциями. Основное отличие автономного инвертора от гибридного – это то, что он не умеет подмешивать энергию от солнечных панелей к энергии из внешней сети. При этом гибридный инвертор, наоборот, умеет работать в качестве автономного, если внешняя сеть будет отключена. Как правило, гибридные инверторы соразмерны по цене с полностью автономными, а если и отличаются, то несущественно.

Что такое солнечный контроллер?

Во всех типах солнечных электростанций присутствует солнечный контроллер. Даже в сетевой солнечной электростанции он есть, просто входит в состав сетевого инвертора. Да и многие гибридные инверторы выпускаются с солнечными контроллерами на борту. Что же это такое и для чего он нужен? Буду говорить о гибридной и автономной солнечной электростанции, поскольку это как раз мой случай, а с устройством сетевого инвертора могу ознакомить детальнее в комментариях, если будут запросы в комментариях.

Солнечный контроллер – это устройство, которое полученную от солнечных панелей энергию преобразует в перевариваемую инвертором энергию. Например, солнечные панели изготавливаются с напряжением кратно 12В. И АКБ изготавливаются кратно 12В, так уж повелось. Простые системы на 1-2 кВт мощности работают от 12В. Производительные системы на 2-3 кВт уже функционируют от 24В, а мощные системы на 4-5 кВт и более работают на 48В. Сейчас я буду рассматривать только «домашние» системы, потому что знаю, что есть инверторы, работающие на напряжениях в несколько сотен вольт, но для дома это уже опасно.

Итак, допустим у нас есть система на 48В и солнечные панели на 36В (панель собрана кратно 3х12В). Как получить искомые 48В для работы инвертора? Конечно, к инвертору подключаются АКБ на 48В, а к этим аккумуляторам подключается солнечный контроллер с одной стороны и солнечные панели с другой. Солнечные панели собираются на заведомо большее напряжение, чтобы суметь зарядить АКБ. Солнечный контроллер, получая заведомо большее напряжение с солнечных панелей, трансформирует это напряжение до нужной величины и передает в АКБ. Это упрощенно. Есть контроллеры, которые могут со 150-200 В от солнечных панелей понижать до 12 В аккумуляторов, но тут протекают очень большие токи и контроллер работает с худшим КПД. Идеальный случай, когда напряжение с солнечных панелей вдвое больше напряжения на АКБ.

Солнечных контроллеров существует два типа: PWM (ШИМ – Широтно-Импульсная Модуляция) и MPPT (Maximum Power Point Tracking – отслеживание точки максимальной мощности). Принципиальная разница между ними в том, что ШИМ-контроллер может работать только со сборками панелей, не превышающими напряжения АКБ. MPPT – контроллер может работать с заметным превышением напряжения относительно АКБ. Кроме того, MPPT-контроллеры обладают заметно бОльшим КПД, но и стоят дороже.

Как выбрать солнечные панели?

На первый взгляд, все солнечные панели одинаковы: ячейки солнечных элементов соединены между собой шинками, а на задней стороне есть два провода: плюс и минус. Но есть в этом деле масса нюансов. Солнечные панели бывают из разных элементов: аморфных, поликристаллических, монокристаллических. Я не буду агитировать за тот или иной тип элементов. Скажу просто, что сам предпочитаю монокристаллические солнечные панели. Но и это не всё. Каждая солнечная батарея – это четырехслойный пирог: стекло, прозрачная EVA-пленка, солнечный элемент, герметизирующая пленка. И вот тут каждый этап крайне важен. Стекло подходит не любое, а со специальной фактурой, которое снижает отражение света и преломляет падающий под углом свет таким образом, чтобы элементы были максимально освещены, ведь от количества света зависит количество выработанной энергии. От прозрачности EVA-пленки зависит, сколько энергии попадет на элемент и сколько энергии выработает панель. Если пленка окажется бракованной и со временем помутнеет, то и выработка заметно упадет.

Далее идут сами элементы, и они распределяются по типам, в зависимости от качества: Grade A, B, C, D и далее. Конечно, лучше иметь элементы качества А и хорошую пайку, ведь при плохом контакте, элемент будет греться и быстрее выйдет из строя. Ну и финишная пленка должна также быть качественной и обеспечивать хорошую герметизацию. В случае разгерметизации панелей, очень быстро на элементы попадет влага, начнется коррозия и панель также выйдет из строя.

Как правильно выбрать солнечную панель? Основной производитель для нашей страны – это Китай, хотя на рынке присутствуют и Российские производители. Есть масса OEM-заводов, которые наклеят любой заказанный шильдик и отправят панели заказчику. А есть заводы, которые обеспечивают полный цикл производства и способны проконтролировать качество продукции на всех этапах производства. Как узнать о таких заводах и брендах? Есть пара авторитетных лабораторий, которые проводят независимые испытания солнечных панелей и открыто публикуют результаты этих испытаний. Перед покупкой вы можете вбить название и модель солнечной панели и узнать, насколько солнечная панель соответствует заявленным характеристикам. Первая лаборатория – это Калифорнийская Энергетическая Комиссия, а вторая лаборатория Европейская – TUV. Если производителя панелей в этих списках нет, то стоит задуматься о качестве. Это не значит, что панель плохая. Просто бренд может быть OEM, а завод-производитель выпускает и другие панели. В любом случае, присутствие в списках этих лабораторий уже свидетельствует о том, что вы покупаете солнечные батареи не у производителя-однодневки.

Мой выбор солнечной электростанции

Перед покупкой стоит очертить круг задач, которые ставятся перед солнечной электростанцией, чтобы не заплатить за ненужное и не переплатить за неиспользуемое. Тут я перейду к практике, как и что делал я сам. Для начала, цель и исходные: в деревне периодически отключают электроэнергию на период от получаса до 8 часов. Возможны отключения как раз в месяц, так и подряд несколько дней. Задача: обеспечить дом электроснабжением в круглосуточном режиме с некоторым ограничением потребления на период отключения внешней сети. При этом, основные системы безопасности и жизнеобеспечения должны функционировать, то есть: должны работать насосная станция, система видеонаблюдения и сигнализации, роутер, сервер и вся сетевая инфраструктура, освещение и компьютеры, холодильник. Вторично: телевизоры, развлекательные системы, электроинструмент (газонокосилка, триммер, насос для полива огорода). Можно отключить: бойлер, электрочайник, утюг и прочие греющие и много потребляющие устройства, работа которых сиюминутно не важна. Чайник можно вскипятить на газовой плите, а погладить позже.

Как правило, солнечную электростанцию можно купить в одном месте. Продавцы солнечных панелей также продают всё сопутствующее оборудование, поэтому я начал поиск отталкиваясь от солнечных батарей. Один из солидных брендов – TopRay Solar. О них есть хорошие отзывы и реальный опыт эксплуатации в России, в частности, в Краснодарском крае, где знают толк в солнце. В РФ есть официальный дистрибьютор и дилеры по регионам, на вышеозначенных сайтах с лабораториями для проверки солнечных панелей этот бренд присутствует и далеко не на последних местах, то есть можно брать. Кроме того, фирма-продавец солнечных панелей TopRay, также занимается собственным производством контроллеров и электроники для дорожной инфраструктуры: системы управления трафиком, светодиодные светофоры, мигающие знаки, солнечные контроллеры и прочее. Ради любопытства даже напросился на их производство – вполне технологично и даже есть девушки, которые знают, с какой стороны подходить к паяльнику. Бывает же!

Со своим списком хотелок я обратился к ним и попросил собрать мне пару комплектаций: подороже и подешевле для моего дома. Мне задали ряд уточняющих вопросов насчет резервируемой мощности, наличия потребителей, максимальной и постоянной потребляемой мощности. Последнее вообще оказалось для меня неожиданным: дом в режиме энергосбережения, когда работают только системы видеонаблюдения, охраны, связь с инетом и сетевая инфраструктура, потребляет 300-350 Вт. То есть даже если дома никто не пользуется электричеством, на внутренние нужды уходит до 215 кВт*ч в месяц. Вот тут и задумаешься над проведением энергетического аудита. И начнешь выключать из розеток зарядки, телевизоры и приставки, которые в режиме ожидания потребляют по чуть-чуть, а набегает прилично.
Не буду томить, остановился я на более дешевой системе, так как зачастую до половины суммы за электростанцию может занимать стоимость аккумуляторов. Список оборудования получился следующим:

  1. Солнечная батарея TopRay Solar 280 Вт Моно – 9 шт
  2. Однофазный Гибридный инвертор на 5 кВт InfiniSolar V-5K-48 – 1 шт
  3. Аккумулятор AGM Парус HML-12-100 – 4 шт

Дополнительно, мне было предложено приобрести профессиональную систему крепления солнечных панелей на крышу, но я, посмотрев фотографии, решил обойтись самодельными креплениями и тоже сэкономить. Но я решил собирать систему сам и не жалел сил и времени, а монтажники работают с этими системами постоянно и гарантируют быстрый и качественный результат. Так что решайте сами: с заводскими креплениями работать гораздо приятнее и проще, а моё решение просто дешевле.

Что даёт солнечная электростанция?

Этот комплект может выдать до 5 кВт мощности в автономном режиме – именно такой мощности я выбрал однофазный инвертор. Если докупить такой же инвертор и модуль сопряжения к нему, то можно нарастить мощность до 5кВт+5кВт=10 кВт на фазу. Или можно сделать трехфазную систему, но я пока довольствуюсь и этим. Инвертор высокочастотный, а потому достаточно легкий (порядка 15 кг) и занимает немного места – легко монтируется на стену. В него уже встроено 2 MPPT-контроллера мощностью 2,5 кВт каждый, то есть я могу добавить еще столько же панелей без покупки дополнительного оборудования.

Солнечных панелей у меня на 2520 Вт по шильдику, но из-за неоптимального угла установки они выдают меньше – максимум я видел 2400 Вт. Оптимальный угол – это перпендикулярно солнцу, что в наших широтах составляет примерно 45 градусов к горизонту. У меня панели установлены под 30 градусов.

Сборка АКБ составляет 100А*ч 48В, то есть запасено 4,8 кВт*ч, но забирать энергию полностью крайне нежелательно, поскольку тогда их ресурс заметно сокращается. Желательно разряжать такие АКБ не более, чем на 50%. Это литий-железофосфатные или литий-титанатные можно заряжать и разряжать глубоко и большими токами, а свинцово-кислотные, будь то жидкостные, гелевые или AGM лучше не насиловать. Итак, у меня есть половина емкости, а это 2,4 кВт*ч, то есть порядка 8 часов в полностью автономном режиме без солнца. Этого хватит на ночь работы всех систем и еще останется половина емкости АКБ на аварийный режим. Утром уже встанет солнце и начнет заряжать АКБ, параллельно обеспечивая дом энергией. То есть дом может функционировать и автономно в таком режиме, если снизить энергопотребление и погода будет хорошей. Для полной автономии можно было бы добавить еще аккумуляторов и генератор. Ведь зимой солнца совсем мало и без генератора будет не обойтись.

Начинаю собирать

Перед покупкой и сборкой необходимо просчитать всю систему, чтобы не ошибиться с расположением всех систем и прокладкой кабелей. От солнечных панелей до инвертора у меня порядка 25-30 метров и я заранее проложил два гибких провода сечением 6 кв.мм, так как по ним будет передаваться напряжение до 100В и ток 25-30А. Такой запас по сечению был выбран, чтобы минимизировать потери на проводе и максимально доставить энергию до приборов. Сами солнечные панели я монтировал на самодельные направляющие из алюминиевых уголков и притягивал их самодельными же креплениями. Чтобы панель не сползала вниз, на алюминиевом уголке напротив каждой панели смотрит вверх пара 30мм болтов, и они являются своеобразным «крючком» для панелей. После монтажа их не видно, но они продолжают нести нагрузку.

Солнечные панели были собраны в три блока по 3 панели в каждом. В блоках панели подключаются последовательно — так напряжение удалось поднять до 115В без нагрузки и снизить ток, а значит можно выбрать провода меньшего сечения. Блоки между собой подключены параллельно специальными коннекторами, обеспечивающими хороший контакт и герметичность соединения – называются MC4. Их же я использовал для подключения проводов к солнечному контроллеру, так как они обеспечивают надежный контакт и быстрое замыканиеразмыкание цепи для обслуживания.

Далее переходим к монтажу в доме. АКБ предварительно заряжены «умной» автомобильной зарядкой, чтобы выровнять напряжение и подключены последовательно для обеспечения напряжения 48В. Далее, они подключены к инвертору кабелем с сечением 25 мм кв. Кстати, во время первого подключения АКБ к инвертору будет заметная искра на контактах. Если вы не спутали полярность, то всё нормально – в инверторе установлены довольно емкие конденсаторы и они начинают заряжаться в момент подключения к аккумуляторам. Максимальная мощность инвертора – 5000 Вт, а значит ток, который может проходить по проводу от АКБ будет составлять 100-110А. Выбранного кабеля хватает для безопасной эксплуатации. После подключения АКБ, можно подключать внешнюю сеть и нагрузку дома. К клеммным колодкам цепляются провода: фаза, ноль, заземление. Тут всё просто и наглядно, но если для вас починить розетку небезопасно, то подключение этой системы лучше доверить опытным электромонтажникам. Ну и последним элементом подключаю солнечные панели: тут тоже надо быть внимательным и не перепутать полярность. При мощности в 2,5 кВт и неправильном подключении, солнечный контроллер сгорит моментально. Да что там говорить: при такой мощности, от солнечных панелей можно заниматься сваркой напрямую, без сварочного инвертора. Здоровья это солнечным панелям не добавит, но мощь солнца действительно велика. Так как я дополнительно использую разъемы MC4, перепутать полярность просто невозможно при первоначальном правильном монтаже.

Всё подключено, один щелчок выключателя и инвертор переходит в режим настройки: тут надо выставить тип АКБ, режим работы, зарядные токи и прочее. Для этого есть вполне понятная инструкция и если вы можете справиться с настройкой роутера, то настройка инвертора тоже не будет очень сложной. Надо только знать параметры АКБ и правильно их настроить, чтобы они прослужили как можно дольше. После этого, хм… После этого наступает самое интересное.

Эксплуатация гибридной солнечной электростанции

После запуска солнечной электростанции, я и моя семья пересмотрели многие привычки. Например, если раньше стирка или посудомоечная машина запускались после 23 часов, когда работал ночной тариф в электросетях, то теперь эти энергозатратные работы перенесены на день, потому что стиралка потребляет 500-2100 Вт во время работы, посудомоечная машина потребляет 400-2100 Вт. Почему такой разброс? Потому что насосы и моторы потребляют немного, а вот нагреватели воды крайне прожорливы. Гладить оказалось тоже «выгоднее» и приятнее днем: в комнате гораздо светлее, а энергия солнца полностью покрывает потребление утюга. На скриншоте продемонстрирован график выработки энергии солнечной электростанцией. Хорошо виден утренний пик, когда работала стиральная машинка и потребляла много энергии – эта энергия была выработана солнечными панелями.

Первые дни я по несколько раз подходил к инвертору, взглянуть на экран выработки и потребления. После поставил утилиту на домашний сервер, который в реальном времени отображает режим работы инвертора и все параметры электросети. К примеру, на скриншоте видно, что дом потребляет больше 2 кВт энергии (пункт AC output active power) и вся эта энергия заимствуется от солнечных батарей (пункт PV1 input power). То есть инвертор, работая в гибридном режиме с приоритетом питания от солнца, полностью покрывает энергопотребление приборов за счет солнца. Это ли не счастье? Каждый день в таблице появлялся новый столбик выработки энергии и это не могло не радовать. А когда во всей деревне отключили электричество, я узнал об этом только по писку инвертора, который оповещал о работе в автономном режиме. Для всего дома это означало только одно: живем как прежде, пока соседи ходят за водой с ведрами.

Но есть в наличии дома солнечной электростанции и нюансы:

  1. Я начал замечать, что птицы любят солнечные панели и, пролетая над ними, не могут сдержаться от счастья наличия технологичного оборудования в деревне. То есть иногда всё же солнечные панели надо мыть от следов и пыли. Думаю, что при установке под 45 градусов, все следы просто смывались бы дождями. Выработка от нескольких птичьих следов вообще не падает, но если затенена часть панели, то падение выработки становится ощутимым. Это я заметил, когда солнце пошло к закату и тень от крыши начала накрывать панели одну за другой. То есть лучше располагать панели вдали от всех конструкций, способных их затенить. Но даже вечером, при рассеянном свете, панели выдавали несколько сотен ватт.
  2. При большой мощности солнечных панелей и подкачке от 700 Ватт и более, инвертор включает вентиляторы активнее и их становится слышно, если дверь в техническое помещение открыта. Тут либо закрывать дверь, либо крепить инвертор на стену через демпфирующие прокладки. В принципе, ничего неожиданного: любая электроника греется при работе. Просто надо учитывать, что инвертор не стоит вешать там, где он может мешать звуком своей работы.
  3. Фирменное приложение умеет отправлять оповещения по электронной почте или в SMS, если произошло какое-либо событие: включение/отключение внешней сети, разряд АКБ и подобное. Вот только приложение работает по незащищенному 25 порту SMTP, а все современные почтовые сервисы, вроде gmail.com или mail.ru работают по защищенному порту 465. То есть сейчас, фактически, оповещения по почте не приходят, а хотелось бы.

Не сказать, что эти пункты как-то огорчают, ведь всегда надо стремиться к совершенству, но имеющаяся энергонезависимость того стоит.

Заключение

Полагаю, что это не последний мой рассказ о собственной солнечной электростанции. Опыт эксплуатации в различных режимах и в разное время года однозначно будет отличаться, но я точно знаю, что даже если в Новый Год отключат электричество, в моём доме будет светло. По результатам эксплуатации установленной солнечной электростанции могу отметить, что оно того стоило. Несколько отключений внешней сети прошли незаметно. О нескольких я узнал только по звонкам соседей с вопросом «У тебя тоже нет света?». Бегущие цифры выработки электричества безмерно радуют, а возможность убрать от компа UPS зная, что даже при отключении электроэнергии всё продолжит работать – это приятно. Ну а когда у нас наконец-то примут закон о возможности продажи электроэнергии частными лицами в сеть, я первый подам заявку на эту функцию, ведь в инверторе достаточно изменить один пункт и всю выработанную, но не потребленную домом энергию, я буду продавать в сеть и получать за это деньги. В общем, это оказалось довольно просто, эффективно и удобно. Готов ответить на ваши вопросы и выдержать натиск критиков, убеждающих всех, что в наших широтах солнечная электростанция – это игрушка.

Источник: habr.com

Солнечные элементы будущего | Солнечная энергетика

Международный коллектив ученых, в состав которого вошел старший научный сотрудник лаборатории разреженных газов Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, старший преподаватель Новосибирского государственного университета, кандидат физико-математических наук Александр Олегович Замчий, разработал высокоэффективный кремниевый солнечный элемент, коэффициент полезного действия которого приближается к рекордным значениям. Созданный исследователями концепт может использоваться в сфере возобновляемой энергетики для преобразования солнечного излучения в электричество. Итоги многолетней работы опубликованы в журнале Nature Energy.

В наши дни всё чаще можно услышать мнение, что из-за увеличения численности населения Земли и экономического роста к середине столетия мировое потребление энергии вырастет более чем вдвое. При этом добыча, транспортировка и использование традиционных ископаемых ее источников оказывают сильное негативное влияние на климат. Всё это приводит к существенному усилению роли возобновляемых источников энергии, которые должны стать одним из важнейших факторов глобального развития в недалеком будущем. Самой перспективной для выработки электроэнергии является солнечная — главным образом за счет колоссального потока излучения, поступающего на нашу планету, которое, тем не менее, необходимо эффективно улавливать и преобразовывать в полезную форму энергии для последующего использования.

Здесь на помощь приходит солнечный элемент (СЭ) — фотовольтаическое устройство, обеспечивающее прямую конвертацию солнечного излучения в электричество, минуя стадии тепловой и механической форм энергии. «В основе работы СЭ лежит явление внутреннего фотоэлектрического эффекта в полупроводниковой структуре с p-n-переходом. Так называется область соприкосновения двух полупроводников с разными типами проводимости — дырочной (p) и электронной (n). Поглощение оптического излучения такой структурой (при условии, что его энергия превышает значение ширины запрещенной зоны полупроводника) приводит к возникновению фотоэлектродвижущей силы. При этом, если p-n-переход соединен с внешней цепью, в ней протекает электрический ток», — рассказывает Александр Олегович Замчий. 

В настоящее время на мировом рынке фотовольтаики доминируют солнечные элементы на основе пластин из кристаллического кремния. Доля таких устройств — около 95%. Этому классу СЭ свойственны высокая эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую и долговременная стабильность характеристик. При этом кремний до сих пор остается основным материалом солнечной фотовольтаики. Главными его преимуществами являются экологическая безвредность, наличие практически неисчерпаемых запасов дешевого сырья для получения данного полупроводникового материала, а также высокий уровень развития технологий современной электроники на основе кремниевой элементной базы. 

Сегодня основной задачей кремниевой фотовольтаики является увеличение коэффициента полезного действия (КПД) устройств, преобразующих энергию Солнца в электричество. Однако эффективность большинства СЭ на основе кристаллического кремния ограничена процессами рекомбинации носителей заряда, в том числе в области контакта кремниевой пластины с металлическими электродами устройства. Каждый акт рекомбинации приводит к исчезновению электронно-дырочной пары, что негативным образом сказывается на эффективности функционирования СЭ. Для того чтобы уменьшить вероятность рекомбинации на поверхности пластины кристаллического кремния и тем самым улучшить КПД солнечного элемента, используют технологии пассивации ее поверхностных дефектов, покрывая пластину тонкими пленками различных материалов. «На сегодняшний день варианты пассивирующих контактов, реализуемые при создании солнечных элементов, базируются на применении тонких пленок аморфного и поликристаллического кремния, то есть материалов, обладающих значениями ширины запрещенной зоны, близкими к монокристаллическому кремнию. В нашей работе представлено исследование по разработке и оптимизации качества высокопрозрачного пассивирующего контакта (ВПК), созданного на основе ультратонкого слоя диоксида кремния (SiO2), двухслойного нанокристаллического гидрогенизированного карбида кремния n-типа (nc-SiC:H(n)), а также пленки оксида индия-олова (ITO) и выполняющего роль лицевой стороны СЭ на основе кристаллического кремния. В целом использование ВПК в структуре солнечного элемента — абсолютное ноу-хау», — добавляет Александр Замчий. 

Потенциально предложенный учеными ВПК может сочетать отличные пассивационные свойства поверхности пластины кристаллического кремния, высокую проводимость и оптическую прозрачность — характеристики, необходимые для создания высокоэффективного солнечного элемента. Однако одновременная оптимизация указанных свойств ранее оставалась сложной задачей, которую исследователи решили при помощи использования низкотемпературных процессов. Сперва специалисты путем окисления пластины из монокристаллического кремния в жидком реагенте создали ультратонкий (толщиной около 1 нм) пассивирующий слой SiO2, после чего еще повысили качество пассивации путем последующего нанесения слоя карбида кремния, который получили методом химического осаждения с горячей нитью (hot wire chemical vapor deposition, HWCVD). Учитывая высокое удельное поверхностное сопротивление карбида кремния, для эффективного сбора фотогенерируемых носителей заряда на структуру напылили слой оксида индия — олова (ITO). При этом тыльная сторона получаемого СЭ формировалась на основе тонких слоев классического аморфного кремния. В итоге ученые создали солнечный элемент с лицевой стороной на основе ВПК, коэффициент полезного действия которого равен 24% (на сегодняшний день мировой рекорд эффективности для СЭ в двухконтактной конфигурации составляет около 26%). Последний штрих — нанесение на готовую структуру ВПК антиотражающего покрытия из фторида магния помогло повысить КПД солнечного элемента. 

«Создание высокоэффективных устройств на основе ВПК стало возможным благодаря решению фундаментальной проблемы, связанной с синтезом слоев карбида кремния методом HWCVD. Чтобы одновременно обеспечить высококачественную пассивацию и низкое значение последовательного сопротивления устройства, в структуре ВПК мы использовали двухслойный nc-SiC:H(n). При этом нижний слой был синтезирован при низких, а верхний слой при более высоких температурах нити. Вторая проблема, которая стояла перед нами, — это воздействие на структуру ВПК, оказываемое ультрафиолетовым излучением кислородной плазмы и распыленными ионами в процессе синтеза оконного слоя оксида индия-олова, что значительно ухудшало качество пассивации контакта. Эту проблему мы решили путем систематических исследований и оптимизации условий распыления ITO в сочетании с последующими низкотемпературными отжигами, оказывающими эффект залечивания дефектов», — комментирует Александр Замчий. 

Помимо этого ученые исследовали механизм пассивации и принцип работы высокопрозрачного пассивирующего контакта, а также проанализировали оптические потери, основываясь на численном моделировании, с указанием путей достижения КПД солнечного элемента на основе ВПК на уровне 26%. Исследователи полагают, что проделанная ими работа заинтересует производителей фотовольтаических устройств.

Работа была выполнена в Институте энергетических исследований (IEK5 — Фотовольтаика) Исследовательского центра Юлих (Германия) группой кремниевых гетероструктурных солнечных элементов и модулей под руководством доктора философии К. Динга. А. О. Замчий участвовал в проекте благодаря поддержке Германской службы академических обменов (DAAD) и Министерства науки и высшего образования России в рамках совместной программы.

 

Андрей Фурцев

Фото из открытых источников

Информация и фото предоставлены Управлением по пропаганде и популяризации научных достижений СО РАН

Солнечные элементы. Принципы работы солнечных батарей. Материалы для солнечных элементов



Основные принципы работы солнечных батарей

Рис.1. Конструкция солнечного элемента

Простейшая конструкция солнечного элемента (СЭ) – прибора для преобразования энергии солнечного излучения – на основе монокристаллического кремния показана на рис.1. На малой глубине от поверхности кремниевой пластины p-типа сформирован p-n-переход с тонким металлическим контактом. На тыльную сторону пластины нанесен сплошной металлический контакт.

Когда СЭ освещается, поглощенные фотоны генерируют неравновесные электрон-дырочные пары. Электроны, генерируемые в p-слое вблизи p-n-перехода, подходят к p-n-переходу и существующим в нем электрическим полем выносятся в n-область.

Аналогично и избыточные дырки, созданные в n-слое, частично переносятся в p-слой (рис.2а). В результате n-слой приобретает дополнительный отрицательный заряд, а p-слой – положительный. Снижается первоначальная контактная разность потенциалов между p- и n-слоями полупроводника, и во внешней цепи появляется напряжение (рис.2б).

Отрицательному полюсу источника тока соответствует n-слой, а p-слой – положительному.

Рис.2. Зонная модель разомкнутого p-n-перехода:
а) — в начальный момент освещения;
б) — изменение зонной модели под действием
постоянного освещения и возникновение фотоЭДС

Величина установившейся фотоЭДС при освещении перехода излучением постоянной интенсивности описывается уравнением вольт-амперной характеристики (ВАХ) (рис.3):

U = (kT/q)ln((Iph-I)Is/+1)

где Is– ток насыщения, а Iph – фототок.

ВАХ поясняет эквивалентная схема фотоэлемента (рис.4), включающая источник тока

Iph=SqNoQ

где S – площадь фотоэлемента, а коэффициент собирания Q – безразмерный множитель (

Рис.3. Вольт-амперная характеристика солнечного элемента

Уравнение ВАХ справедливо и при освещении фотоэлемента светом произвольного спектрального состава, изменяется лишь значение фототока Iph. Максимальная мощность отбирается в том случае, когда фотоэлемент находится в режиме, отмеченном точкой а (см. рис. 3).

Рис.4. Эквивалентная схема солнечного элемента

Максимальная мощность, снимаемая с 1 см2, равна

P = Iph*U = x*Iкз*Uхх,

где x – коэффициент формы или коэффициент заполнения вольт-амперной характеристики, Iкз – ток короткого замыкания, Uхх – напряжение холостого хода.

Материалы для солнечных элементов

Для эффективной работы солнечных элементов необходимо соблюдение ряда условий:

  • оптический коэффициент поглощения (a) активного слоя полупроводника должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить поглощение существенной части энергии солнечного света в пределах толщины слоя;
  • генерируемые при освещении электроны и дырки должны эффективно собираться на контактных электродах с обеих сторон активного слоя;
  • солнечный элемент должен обладать значительной высотой барьера в полупроводниковом переходе;
  • полное сопротивление, включенное последовательно с солнечным элементом (исключая сопротивление нагрузки), должно быть малым для того, чтобы уменьшить потери мощности (джоулево тепло) в процессе работы;
  • структура тонкой пленки должна быть однородной по всей активной области солнечного элемента, чтобы исключить закорачивание и влияние шунтирующих сопротивлений на характеристики элемента.

Производство структур на основе монокристаллического кремния, удовлетворяющих данным требованиям, – процесс технологически сложный и дорогостоящий. Поэтому внимание было обращено на такие материалы, как сплавы на основе аморфного кремния (a-Si:H), арсенид галлия и поликристаллические полупроводники.

Аморфный кремний выступил в качестве более дешевой альтернативы монокристаллическому. Первые СЭ на его основе были созданы в 1975 году. Оптическое поглощение аморфного кремния в 20 раз выше, чем кристаллического. Поэтому для существенного поглощения видимого света достаточно пленки а-Si:Н толщиной 0,5–1,0 мкм вместо дорогостоящих кремниевых 300-мкм подложек. Кроме того, благодаря существующим технологиям получения тонких пленок аморфного кремния большой площади не требуется операции резки, шлифовки и полировки, необходимых для СЭ на основе монокристаллического кремния. По сравнению с поликристаллическими кремниевыми элементами изделия на основе a-Si:Н производят при более низких температурах (300°С): можно использовать дешевые стеклянные подложки, что сократит расход кремния в 20 раз.

Пока максимальный КПД экспериментальных элементов на основе а-Si:Н – 12% – несколько ниже КПД кристаллических кремниевых СЭ (~15%). Однако не исключено, что с развитием технологии КПД элементов на основе а-Si:Н достигнет теоретического потолка – 16 %.

Наиболее простые конструкции СЭ из а-Si:Н были созданы на основе структуры металл – полупроводник (диод Шотки) (рис. 6). Несмотря на видимую простоту, их реализация достаточно проблематична – металлический электрод должен быть прозрачным и равномерным по толщине, а все состояния на границе металл/а-Si:Н – стабильными во времени. чаще всего солнечные элементы на основе а-Si:Н формируют на ленте из нержавеющей стали или на стеклянных подложках, покрытых проводящим слоем.

Рис.5. Конструкция фотоэлемента с барьером Шотки

При использовании стеклянных подложек на них наносят прозрачную для света проводящую оксидную пленку (ТСО) из SnO2, In2O3 или SnO2+In2O3 (ITO), что позволяет освещать элемент через стекло. Поскольку у нелегированного слоя электронная проводимость выражена слабо, барьер Шотки создается за счет осаждения металлических пленок с высокой работой выхода (Pt, Rh, Pd), которая обуславливает образование области положительного объемного заряда (обедненного слоя) в а-Si:Н.

При нанесении аморфного кремния на металлическую подложку образуется нежелательный потенциальный барьер а-Si:Н/металлическая подложка, высоту которого необходимо уменьшать. Для этого используют подложки из металлов с малой работой выхода (Mo, Ni, Nb). Перед нанесением аморфного кремния желательно осадить на металлической подложке тонкий слой (10–30 нм) а-Si:Н, легированный фосфором. Не рекомендуется использовать в качестве материалов электродов легко диффундирующие в аморфный кремний металлы (например, Au и Al), а также Cu и Ag, поскольку а-Si:Н обладает плохой адгезией к ним. Отметим, что Uxx солнечных элементов с барьером Шотки на основе а-Si:Н обычно не превышает 0,6 В.

Более высокой эффективностью обладают СЭ на основе аморфного кремния с p-i-n-структурой (рис.6). В этом “заслуга” широкой нелегированной i-области a-Si:H, поглощающей существенную долю света. Но возникает проблема – диффузионная длина дырок в a-Si:H очень мала (~100 нм), поэтому в солнечных элементах на основе a-Si:H носители заряда достигают электродов в основном только благодаря внутреннему электрическому полю, т.е. за счет дрейфа носителей заряда. В СЭ на основе кристаллических полупроводников носители заряда, имея большую диффузионную длину (100 – 200 мкм), достигают электродов и в отсутствие электрического поля. Поскольку в простом p-n-переходе в a-Si:H область сильного электрического поля очень узка и диффузионная длина носителей заряда мала, в большей части СЭ не происходит эффективного разделения носителей заряда, генерируемых при поглощении света.

Следовательно, для получения эффективных СЭ на основе p-i-n-сруктуры аморфного гидрогенизированного кремния необходимо добиться во всей i-области однородного мощного внутреннего электрического поля, достаточного для достижения длины дрейфа носителей, соизмеримого с размерами области поглощения (см. рис.6).

Рис.6. Энергетическая зонная диаграмма p-i-n-структуры (а)
и расчетное распределение электрического поля (б)

Данная задача решается, если при изготовлении p-i-n-структуры первым формировать p-слой (рис.7). Для его создания необходимо небольшое количество бора (

Рис.7. р-i-n-Структура на стеклянной (а) и стальной (б) подложке

В то же время, если первым осаждать n-слой, то наличие остаточного фосфора изменяет свойства i-слоя. Формирование p-слоя на поверхности прозрачного проводящего электрода обеспечивает с ним хороший электрический контакт. Однако толщина p-слоя должна быть мала (10 нм), чтобы основная часть света поглощалась в i-области.

Используется и другая p-i-n-структура СЭ на основе a-Si:H с подложкой из металлической фольги, в частности из нержавеющей стали. Свет попадает со стороны прозрачного электрода, контактирующего с n-областью. В результате возрастает плотность тока короткого замыкания благодаря отражающей способности металлической подложки и меньшему оптическому поглощению света легированными фосфором пленками a-Si:H (n-область) по сравнению с легированными бором р-слоями.

Рис.8. Солнечная батарея с поперечным переходом

Проблема с применением рассмотренных p-i-n-элементов в том, что их можно оптимизировать только в одном измерении. Значительно больше возможностей в этом плане предоставляет СЭ с поперечным переходом [4]: на изолирующей подложке перпендикулярно к поверхности формируется p-i-n-структура a-Si:H (рис.8). Такой СЭ не требует прозрачного проводящего оксида в качестве контакта и широкозонного p-слоя для создания прозрачного оконного слоя, его можно изготовить посредством стандартных технологий микроэлектроники.

Один из наиболее перспективных материалов для создания высокоэффективных солнечных батарей — арсенид галлия. Это объясняется таким его особенностями, как:

  • почти идеальная для однопереходных солнечных элементов ширина запрещенной зоны 1,43 эВ;
  • повышенная способность к поглощению солнечного излучения: требуется слой толщиной всего в несколько микрон;
  • высокая радиационная стойкость, что совместно с высокой эффективностью делает этот материал чрезвычайно привлекательным для использования в космических аппаратах;
  • относительная нечувствительность к нагреву батарей на основе GaAs;
  • характеристики сплавов GaAs с алюминием, мышьяком, фосфором или индием дополняют характеристики GaAs, что расширяет возможности при проектировании СЭ

Главное достоинство арсенида галлия и сплавов на его основе —широкий диапазон возможностей для дизайна СЭ. Фотоэлемент на основе GaAs может состоять из нескольких слоев различного состава. Это позволяет разработчику с большой точностью управлять генерацией носителей заряда, что в кремниевых СЭ ограничено допустимым уровнем легирования. Типичный СЭ на основе GaAs состоит из очень тонкого слоя AlGaAs в качестве окна.

Основной недостаток арсенида галлия – высокая стоимость. Для удешевления производства предлагается формировать СЭ на более дешевых подложках; выращивать слои GaAs на удаляемых подложках или подложках многократного использования.

Поликристаллические тонкие пленки также весьма перспективны для солнечной энергетики.

Чрезвычайно высока способность к поглощению солнечного излучения у диселенида меди и индия (CuInSe2) – 99 % света поглощается в первом микроне этого материала (ширина запрещенной зоны – 1,0 эВ) [2,5]. Наиболее распространенным материалом для изготовления окна солнечной батареи на основе CuInSe2 является CdS. Иногда для улучшения прозрачности окна в сульфид кадмия добавляют цинк. Немного галлия в слое CuInSe2 увеличивает ширину запрещенной зоны, что приводит к росту напряжения холостого хода и, следовательно, повышению эффективности устройства. Один из основных способов получения CuInSe2 — электрохимическое осаждение из растворов CuSO4, In2(SO4)3 и SeO2 в деионизованной воде при соотношении компонентов Cu:In:Se как 1:5:3 и pH 1,2–2,0.

Рис.9. Структура солнечного элемента на основе CdTe

Еще один перспективный материал для фотовольтаики — теллурид кадмия (CdTe). У него почти идеальная ширина запрещенной зоны (1,44 эВ) и очень высокая способность к поглощению излучения. Пленки CdTe достаточно дешевы в изготовлении. Кроме того, технологически несложно получать разнообразные сплавы CdTe c Zn, Hg и другими элементами для создания слоев с заданными свойствами.

Подобно CuInSe2, наилучшие элементы на основе CdTe включают гетеропереход с CdS в качестве оконного слоя. Оксид олова используется как позрачный контакт и просветляющее покрытие. Серьезная проблема на пути применения CdTe – высокое сопротивление слоя p-CdTe, что приводит к большим внутренним потерям. Но она решена в p-i-n-структуре с гетеропереходом CdTe/ZnTe (рис.9).

Наиболее ответственный этап формирования СЭ на основе CdS/CdTe – осаждение поглощающего слоя CdTe толщиной 1,5–6 мкм. Для этого используют различные способы: сублимацию/конденсацию, электрохимическое осаждение, трафаретную печать, химическое осаждение из газовой фазы и распыление. Пленки CdTe, полученные данными методами, обладают высокой подвижностью носителей заряда, а СЭ на их основе – высокими значениями КПД, от 10 до 16%.

CuGaSe2 также весьма интересен как тонкопленочный элемент солнечных батарей. Благодаря запрещенной зоне шириной 1,68 эВ он используется как верхний элемент тандемной солнечной батареи с нижним элементом из CuInSe2. Слои CuGaSe2 формируют путем последовательного осаждения термическим испарением тонких слоев Ga, Se и Cu на поверхность стеклянной подложки, покрытой слоем молибдена толщиной 1 мкм (рис.10). Далее из полученной структуры в установке быстрого термического отжига в течение пяти минут при температуре 550°С получают соединение CuGaSe2.

Рис.10. Получение пленок CuGaSe2

Одним из перспективных материалов для дешевых солнечных батарей благодаря приемлемой ширине запрещенной зоны (1,4–1,5 эВ) и большому коэффициенту поглощения 104 см-1 является Cu2ZnSnS4. Его главное достоинство в том, что входящие в него компоненты широко распространены в природе и нетоксичны. Однако пока достигнута эффективность преобразования всего в 2,3% при использовании гетероперехода Cu2ZnSnS4 и CdS/ZnO.

Среди СЭ особое место занимают батареи, использующие органические материалы. В частности, КПД СЭ на основе диоксида титана, покрытого органическим красителем, весьма высок – ~11 %. Немаловажно, что подложками в таких элементах могут выступать полимерные пленки.

Основа СЭ данного типа – широкозонный полупроводник, обычно TiO2, покрытый монослоем органического красителя, как правило – цис-(NCS)2бис(4,4’-дикарбокси-2,2’бипиридин)-рутением (II) (рис.11). Фотоэлектрод такого устройства представляет собой нанопористую пленку TiO2 толщиной 1 мкм, осажденную на ТСО на стекле. Отражающим электродом служит тонкий слой Pt, осажденный на TCO на стекле. Пространство между двумя электродами заполняют электролитом, обычно содержащим иодид/трииодид (I-/I3-).

Принцип работы элемента основан на фотовозбуждении красителя и быстрой инжекции электрона в зону проводимости TiO2. При этом молекула красителя окисляется, через элемент идет электрический ток и на платиновом электроде происходит восстановление трииодида до иодида. Затем иодид проходит через электролит к фотоэлектроду, где восстанавливает окисленный краситель.

Для солнечной батареи на эффекте Шотки используют фталоцианин – органический полупроводник p-типа. В нем наиболее привлекают высокая фотопроводимость в видимой области спектра и термическая стабильность. Основной недостаток – низкое время жизни носителей вследствие большого числа ловушек. Для повышения времени жизни фталоцианин легируют фуллеренами или 2-, 4-, 7-тринитрофлуореноном, создающими акцепторные уровни.

Рис.11. Солнечная батарея на основе органических материалов

Фуллерены (С60) также весьма перспективны для органических солнечных батарей на основе гетероструктур С60/p-Si в связи с их способностью к сильному поглощению в коротковолновой области солнечного спектра. Поликристаллический фуллерен С60 толщиной ~1 мкм осаждают на кремниевую подложку в глубоком вакууме. Далее на слой С60 наносят алюминиевые контакты. В качестве заднего контакта используется сплав GaxIny на позолоченной подложке.

Рис.12. Схема термофотоэлектрического солнечного элемента

Термофотовольтаическое производство электроэнергии, т.е. преобразование длинноволнового (теплового) излучения посредством фотовольтаических ячеек было открыто в 1960 году и вызывает все больший интерес, особенно в связи с современными достижениями в области создания узкозонных полупроводников.

В термофотовольтаической ячейке (рис.12) тепло преобразуется в электроэнергию посредством селективных эмиттеров из оксидов редкоземельных элементов – эрбия и иттербия. Эти вещества поглощают инфракрасное излучение и вновь излучают его в узком энергетическом диапазоне. Излучение может быть эффективно преобразовано с помощью фотовольтаической ячейки с соответствующей шириной запрещенной зоны. В качестве материала для фотоэлектрической ячейки более всего подходит InxGa1-xAs, поскольку он позволяет добиться необходимой ширины запрещенной зоны.

Проблемы нахождения и использования конструкций и материалов для солнечных элементов

Большинство современных СЭ обладают одним p-n-переходом. В таком элементе свободные носители заряда создаются только теми фотонами, энергия которых больше или равна ширине запрещенной зоны. Другими словами, фотоэлектрический отклик однопереходного элемента ограничен частью солнечного спектра, энергия которого выше ширины запрещенной зоны, а фотоны меньшей энергии не используются. Преодолеть это ограничение позвляют многослойные структуры из двух и более СЭ с различной шириной запрещенной зоны. Такие элементы называются многопереходными, каскадными или тандемными. Поскольку они работают со значительно большей частью солнечного спектра, эффективность фотоэлектрического преобразования у них выше.

В типичном многопереходном солнечном элементе (рис.13) одиночные фотоэлементы расположены друг за другом таким образом, что солнечный свет сначала попадает на элемент с наибольшей шириной запрещенной зоны, при этом поглощаются фотоны с наибольшей энергией. Пропущенные верхним слоем фотоны проникают в следующий элемент с меньшей шириной запрещенной зоны и т.д.

Рис.13. Принцип построения многопереходного солнечного элемента

Основное направление исследований в области каскадных элементов связано с использованием арсенида галлия в качестве одного или нескольких компонентов. Эффективность преобразования подобных СЭ достигает 35 %. Кроме того в каскадных элементах широко применяются аморфный кремний, сплавы на его основе (a-Si1-xCx:H, a-Si1-xGex:H), а также CuInSe2.

Рис.14. Каскадный элемент

На рис.14 изображена каскадная батарея, в которой верхним элементом служит структура на основе GaInP c n-AlInP в качестве окна, далее следует туннельный диод на GaAs для прохождения носителей между элементами и нижний элемент из GaAs.

Рис.15. Трехкаскадный солнечный элемент на основе сплавов a-SiGe:H

Весьма перспективны каскадные батареи, состоящие из трех элементов с различной шириной запрещенной зоны (рис.15). Верхний слой, поглощающий коротковолновую область солнечного спектра, сформирован из сплава на основе a-Si:H с шириной оптической щели 1,8 эВ. Для серединного элемента в качестве слоя i-типа использован сплав a-SiGe:H с содержанием германия ~10–15%. Ширина оптической щели данного слоя (1,6 эВ) идеальна для поглощения зеленой области солнечного спектра. Нижняя часть СЭ поглощает длинноволновую часть спектра, для этого используется i-слой a-SiGe:H с концентрацией германия 40–50%. Непоглощенный свет отражается от заднего контакта на основе Ag/ZnO. Все три элемента каскадной солнечной батареи связаны между собой сильнолегированными слоями, образующими туннельные переходы между соседними элементами.



Энергия — Appropedia: Вики по устойчивому развитию

В физике энергия является косвенно наблюдаемой величиной. Его часто понимают как способность физической системы выполнять работу с другими физическими системами. Поскольку работа определяется как сила, действующая на расстоянии (длине пространства), энергия всегда эквивалентна способности притягивать или толкать основные силы природы на пути определенной длины.

Устойчивая энергетика — это обеспечение энергией, которая удовлетворяет потребности настоящего, не ставя под угрозу потребности будущих поколений.Устойчивые источники энергии чаще всего рассматриваются как включающие все возобновляемых источников энергии , таких как гидроэлектроэнергия, солнечная энергия и энергия, энергия ветра, энергия волн, геотермальная энергия и энергия, топливо и энергия биомассы и энергия приливов. Обычно он также включает технологии, повышающие энергоэффективность.

Хотя многие проекты по возобновляемым источникам энергии являются крупномасштабными, возобновляемые технологии также подходят для сельских и отдаленных районов, где энергии часто не хватает, но она имеет решающее значение для человеческого развития.По состоянию на 2011 год небольшие солнечные фотоэлектрические (PV) системы обеспечивают электроэнергией несколько миллионов домохозяйств, а микрогидроэлектростанции, объединенные в мини-сети, обслуживают гораздо больше. Более 44 миллионов домохозяйств используют биогаз, произведенный в бытовых котлах, для освещения и/или приготовления пищи, а более 166 миллионов домохозяйств полагаются на новое поколение более эффективных кухонных плит, работающих на биомассе.

Слово энергия происходит от древнегреческого: ἐνέργεια energeia «деятельность, действие», которое, возможно, впервые появляется в трудах Аристотеля в 4 веке до н.э.В отличие от современного определения, энергия была качественной философской концепцией, достаточно широкой, чтобы включать в себя такие идеи, как счастье и удовольствие.

В конце 17 века Готфрид Лейбниц предложил идею латинского: vis viva, или живая сила, которая определялась как произведение массы объекта на квадрат его скорости; он считал, что полная живая жизнь сохраняется. Чтобы объяснить замедление из-за трения, Лейбниц предположил, что тепловая энергия состоит из случайного движения составных частей материи, точку зрения, которую разделял Исаак Ньютон, хотя прошло более века, прежде чем это стало общепринятым.Современный аналог этого свойства, кинетическая энергия, отличается от видимой только в два раза.

В 1807 году Томас Янг, возможно, первым использовал термин «энергия» вместо vis viva в его современном понимании. Гюстав-Гаспар Кориолис описал «кинетическую энергию» в 1829 году в ее современном понимании, а в 1853 году Уильям Ранкин ввел термин «потенциальная энергия». Закон сохранения энергии также был впервые постулирован в начале 19 века и применим к любой изолированной системе. В течение нескольких лет спорили, является ли тепло физической субстанцией, называемой теплотворной, или просто физической величиной, такой как импульс.В 1845 году Джеймс Прескотт Джоуль открыл связь между механической работой и выделением тепла.

Эти разработки привели к теории сохранения энергии, формализованной в основном Уильямом Томсоном (лордом Кельвином) как область термодинамики. Термодинамика способствовала быстрому развитию объяснений химических процессов Рудольфом Клаузиусом, Иосией Уиллардом Гиббсом и Вальтером Нернстом. Это также привело к математической формулировке понятия энтропии Клаузиусом и к введению законов лучистой энергии Йожефом Стефаном.Согласно теореме Нётер, сохранение энергии является следствием того, что законы физики не меняются с течением времени. Таким образом, с 1918 г. теоретики поняли, что закон сохранения энергии является прямым математическим следствием трансляционной симметрии сопряженной энергии величины, а именно времени.

Энергия, как и масса, является скалярной физической величиной. Джоуль – это единица измерения энергии в Международной системе единиц (СИ). Это производная единица энергии, работы или количества тепла.Она равна затраченной энергии (или выполненной работе) при приложении силы в один ньютон на расстояние в один метр. Однако энергия также выражается во многих других единицах, таких как, например, эрги, калории, британские термальные единицы, киловатт-часы и килокалории. Для них всегда есть коэффициент преобразования в единицу СИ; например; один кВтч эквивалентен 3,6 миллиона джоулей.

Единицей мощности в системе СИ (энергия в единицу времени) является ватт, то есть просто джоуль в секунду. Таким образом, джоуль — это ватт-секунда, поэтому 3600 джоулей равняются ватт-часу.Энергетической единицей СГС является эрг, а имперской и общепринятой единицей США является фут-фунт. Другие единицы энергии, такие как электрон-вольт, пищевая калория или термодинамический ккал (основанный на изменении температуры воды в процессе нагревания) и БТЕ, используются в конкретных областях науки и торговли и имеют коэффициенты преобразования единиц, связывающие их с джоулем.

Поскольку энергия определяется как способность совершать работу над объектами, абсолютной меры энергии не существует. Можно определить только переход системы из одного состояния в другое, и поэтому энергия измеряется в относительных величинах.Выбор базовой линии или нулевой точки часто бывает произвольным и может осуществляться любым наиболее удобным для задачи способом. Например, в случае измерения энергии, выделяемой рентгеновскими лучами, как показано на прилагаемой диаграмме, традиционно наиболее часто используемым методом является калориметрия. Это термодинамический метод, основанный на измерении температуры с помощью термометра или интенсивности излучения с помощью болометра.

Плотность энергии — это термин, используемый для обозначения количества полезной энергии, запасенной в данной системе или области пространства на единицу объема.Для топлива энергия на единицу объема иногда является полезным параметром. В нескольких приложениях, сравнивая, например, эффективность водородного топлива с бензином, оказывается, что водород имеет более высокую удельную энергию, чем бензин, но даже в жидкой форме гораздо меньшую плотность энергии.

Энергия — это мощность, необходимая для выполнения любых видов работы. Больше энергии означает большую продолжительность работы и большую мощность для работы.

Энергия может быть получена из природных источников и создана искусственно.

Энергия является ключом к современному обществу и обеспечивается за счет:

  • Ископаемое топливо: сохраняемая форма энергии, вызывающая загрязнение и изменение климата; также ископаемое топливо ограничено
  • Возобновляемая энергия природы, а именно солнечная энергия, энергия ветра, геотермальная энергия, энергия волн и приливов. Они, как правило, более дорогие, но гораздо более устойчивые, чистые и с меньшим риском для окружающей среды. Затраты сильно различаются, и многие конкретные технологии находятся в стадии разработки.
  • Биотопливо: аккумулируемая форма энергии, которая либо не имеет выбросов, либо близка к безотходным
  • Ядерная энергия, которая является хранимой, безэмиссионной формой энергии, но сопряжена с риском (в зависимости от формы ядерной энергии, т. е. путем ядерного деления или ядерного синтеза).
  • Человеческая сила — например, езда на велосипеде в качестве транспорта, что полезно для здоровья, но является большим бременем, если используется для получения всей необходимой энергии.
  • Сила животных — (см. страницы в категории:Сила животных). Это все еще используется в развивающихся странах, но относительно дорого с точки зрения используемого корма и времени, необходимого для ухода.

Для получения более подробной информации об энергии перейдите в категорию энергии или на портал.

Проблемы с централизованной выработкой электроэнергии[edit | править источник]

Эту страницу или раздел необходимо расширить.Нажмите, чтобы узнать больше Вы можете помочь Appropedia, добавив информацию по этой теме. Спасибо!

«Опыт большинства развивающихся стран показывает, что энергия, вырабатываемая централизованными тепловыми, гидроэлектростанциями и атомными электростанциями, редко поступает в сельские районы, где проживает основная часть населения. Типичное распределение для такого централизованного производства электроэнергии составляет около 80% для городской промышленности. (на основе энергоемких западных технологий), около 10% для городского бытового потребления и только около 10% для сельской местности.» — CERES: Обзор развития ФАО, март-апрель 1976 г.

Концепция распределенного или децентрализованного производства энергии все чаще реализуется по мере установки множества малых возобновляемых источников энергии. Поскольку необходимая энергия доступна вблизи места, где она необходима, потери энергии при передаче меньше, что является результатом сопротивления линий электропередач. Кроме того, на ландшафт меньше визуально влияют линии электропередач или газопроводы.

Децентрализованная энергетика намного надежнее, а централизованная энергосистема очень уязвима перед стихийными бедствиями или терроризмом. Еще одним преимуществом является тот факт, что частные домохозяйства больше не зависят от «энергетических гигантов» при использовании местной энергии.

GreenIT (зеленые центры обработки данных)[edit | править источник]

Green IT (зеленые информационные технологии) — это практика экологически устойчивых вычислений. Зеленые ИТ стараются свести к минимуму негативное воздействие ИТ-операций на окружающую среду.Мотивы «зеленых» ИТ-практик включают сокращение использования материалов и максимальную энергоэффективность. Многие корпоративные ИТ-отделы реализуют экологические инициативы, направленные на снижение воздействия их ИТ-операций на окружающую среду.

Проблема

В последние годы количество новых дата-центров сильно увеличилось, что связано с распространением Интернета. Мотивация заключается в создании эффективных конструкций серверов, которые снижают затраты на электроэнергию. Например, дата-центр Google потребляет 100 МВт электроэнергии, чего хватило бы для обеспечения электроэнергией небольшого городка.Он размером с 12 футбольных полей и содержит около 100 тысяч серверов. Каждый из этих серверов стоит около 50 долларов в месяц без учета затрат на охлаждение.

Что такое Green Data Center?

  • Снижение стоимости эксплуатации серверов
  • Уменьшить количество серверов
  • Системы слияния
  • Сокращение затрат на охлаждение
  • Используйте экологически чистый дизайн и экологически чистую энергию

Покупка / проектирование энергоэффективных серверов

  • Лучшее оборудование, лучшие источники питания
  • DC более энергоэффективен, чем AC
  • Управляйте своими серверами лучше!
  • Интеллектуальное управление питанием
  • Отключать серверы, когда они не используются
  • Виртуализация => можно перемещать приложения

Умный дом — это система контроля энергопотребления в каждом доме с помощью автоматизированных систем и фанков.Идея умных домов заключается в повышении качества жизни и улучшении использования энергии. Это будет достигнуто с помощью сетевой домашней автоматизации, бытовой техники и развлекательных систем.

С помощью техники домашней автоматизации вы можете регулировать, например. свет и отопление своевременно и по мере необходимости. Ставни можно поднимать и опускать при попадании света. Свет, кондиционер и другие устройства можно включать и выключать при перезагрузке системы, независимо от того, находится кто-то в комнате или нет. Через смартфоны вы можете e.грамм. включить обогреватель за час до прихода домой. Так что все еще тепло, но обогреватель не работает весь день. В противном случае вы можете программировать бытовые устройства, например. кофемашина, которая готовит кофе каждое утро, когда вы просыпаетесь.

Благодаря всем этим функциям вы можете сэкономить до 40 % энергии.

Почему вам стоит использовать умный дом?

  1. Безопасно
  2. Простота установки
  3. Простое управление: через смартфон, пульт дистанционного управления, планшет или ПК.
  4. Доступен везде. (Даже у другой энергоснабжающей компании, а не только у RWE в Германии)
  5. Четко визуализировать потребление
  6. Интеллектуальный и индивидуальный

Что такое Дом Plus Energy? Как следует из названия, это дом, который производит больше энергии, чем нужно. Что происходит с дополнительной энергией?

Вы можете предложить энергию промышленности, вернув ее обратно в линию электропередач. Таким образом, вы производите свою собственную энергию для собственного использования, а на остальное можете заработать немного денег.Вы не зависите от линии электропередач.

Как это работает? Сам дом построен с тройным остеклением и специальной изоляцией. Когда вы открываете наружную дверь, теплый воздух захватывается. Выходящий воздух и стоки не покинут дом, не выделив остальную энергию. Цель на будущее — сделать полный круговорот энергии. Основная энергия производится солнечными системами и тепловыми насосами. Но есть и другие способы получения энергии для дома. Например ветроэнергетика. Между тем вы можете получить маленькую версию для частных домов.

Интеллектуальная сеть — это электрическая сеть, использующая информационные технологии для сбора данных и соответствующих действий.

Интеллектуальная сеть — это современная технология, делающая электросеть более эффективной, надежной, безопасной и экологичной.

Это обеспечивается новой модернизированной сетевой технологией. Его передовая технология обменивается информацией об использовании потребителем и отправляет ее на электростанцию.

Благодаря мощности системы завод может производить энергию более эффективно, но при этом снизить себестоимость продукции.

Кроме того, эта технология важна для включения будущих электростанций, таких как солнечные системы и ветряные турбины, но особенно для оптимизации использования энергии.

Умный дом взаимодействует с интеллектуальной сетью. Основой этой технологии является умный счетчик. Он измеряет usw мощности.

Атомная электростанция – это установка, что означает: Система для производства электроэнергии, основанная на ядерной энергии.

Состоит в основном из следующих компонентов:

Атомная электростанция – это тепловая электростанция, в которой источником тепла является ядерный реактор.Как это обычно бывает на всех обычных тепловых электростанциях, тепло используется для выработки пара, который приводит в действие паровую турбину, соединенную с генератором, вырабатывающим электроэнергию.

Для ядерного реактора включает ряд компонентов безопасности, в частности сосуд высокого давления и один или несколько стабильных барьеров, а также систему охлаждения.

Паровая турбина работает за счет вырабатываемого тепла. После прохождения через турбину пар необходимо конденсировать, обычно с помощью градирни и с помощью речной или морской воды.

Турбина приводит в действие генератор для производства электроэнергии. Через трансформаторы энергия доводится до уровня высокого напряжения и транспортируется по линиям высокого напряжения.

Электростанция может также состоять из нескольких блоков электростанции, которые обычно работают независимо друг от друга. То есть фактически несколько независимых электростанций с отдельными реакторами, турбинами и т.д.

Там может быть частью оборудования безопасности обычно используется.

Атомные электростанции на сегодняшний день являются основными промышленными объектами по использованию атомной энергии.Лишь в редких случаях ядерный реактор используется для выработки тепла для других целей.

Использование альтернативных природных источников энергии привлекательно из-за неопределенной цены и ограниченной доступности нефти, загрязнения, связанного со сжиганием ископаемого топлива, огромного опыта и опасностей ядерной энергетики и множества других причин. В развивающихся странах первая причина имеет особое значение, поскольку их промышленное развитие, приходящееся на период обильных поставок дешевой нефти, привело к большей зависимости от этого единственного источника энергии, чем в развитых странах, несмотря на то, что последние используют чрезвычайно большие количества.Для промышленно развитых стран, таких как США

Государства, уже существуют практичные и экономически конкурентоспособные альтернативные энергетические системы, которые могут полностью заменить ядерную энергетику в энергоснабжении США. (Примечание: дровяные печи для обогрева помещений [продаваемые 1-2 миллиона штук в год] превзошли ядерную энергию по общему вкладу в энергоснабжение США в 1980 году!)

Для приложений на уровне деревень существует много многообещающих существующих технологий. В следующих пяти разделах они более подробно рассматриваются: солнце, ветер, вода, древесина и биогаз.Эти технологии мелкомасштабны и обязательно децентрализованы. Это, а не какое-либо другое техническое несовершенство, является основным. Причина, по которой более ранние формы этих технологий в конечном итоге были обойдены промышленно развитыми странами. Хотя эти системы не могут быть очень эффективно использованы для нужд крупной промышленности, они могут хорошо подходить для нужд деревень и небольших населенных пунктов. Они могут быть недорогими, относительно простыми в строительстве и обслуживании, изготавливаться из материалов, доступных в деревнях и небольших городах, и экологически чистыми.

С каждым ростом мировых цен на нефть сокращаются запасы нефти, возобновляемые источники энергии становятся все более привлекательными. Децентрализованное снабжение этих возобновляемых источников энергии — энергии ветра, солнца, воды и биотоплива — соответствует децентрализованным поселениям сельского Юга. Планировщики и администраторы программ все больше убеждаются в том, что эти технологии играют важную роль в энергоснабжении сельских населенных пунктов.

Энергия — ценный ресурс. Если мы сможем экономить энергию, мы сократим выбросы CO2, сохраним деньги и спасем нашу землю.Есть несколько простых шагов, чтобы уменьшить потребление энергии дома.

Эффективность. Будьте внимательны при покупке новых электронных устройств, таких как морозильник или посудомоечная машина. Все эти устройства имеют оценку эффективности от F до A++++. Это будет стоить через короткое время.

Выключить. Если вы ложитесь спать, выключите все устройства, а не переводите их в режим ожидания.

Используйте кепки. Готовка — это приятное хобби. Но не забывайте использовать крышки на горшках. В противном случае теряется 30% энергии.

Размещение морозильной камеры — Поместите морозильную камеру там, где все равно холодно, из-за этого ему не нужно так сильно охлаждаться.

Стирка — Стирка при температуре 40 градусов и полное заполнение стиральной машины. Не используйте сушилку, ваше белье любит свежий воздух!

Посудомоечная машина — Тот же принцип, что и мойка. Заполните его полностью!

Окна — Не наклоняйте окна часами. Лучше открыть их полностью на несколько минут. Что уменьшит энергию на обогрев экстрима!

Комнатная температура — Если вы уменьшите комнатную температуру только на несколько градусов, это снизит потребление энергии до 10 процентов!

Отходы — Разделяйте отходы.Это не сэкономит денег, но вы можете сэкономить 1 кг C02 на 1 кг старой бумаги!

Если вы будете следовать только некоторым из этих простых способов, то к концу года заметите, что сэкономили тонны энергии!

В будущем ограниченные ресурсы закончатся, но тогда могут помочь возобновляемые ресурсы, такие как солнце, вода и воздух.

Солнечная энергия, например, может быть использована в будущем для путешествий к другим планетам или галактикам.

Солнечный парус является одним из продуктов, который может сделать такие путешествия возможными.С его помощью вы сможете запустить космический корабль или спутник в космос. Некоторые спутники пока с ним работают.

Угольная и нефтяная энергия, например, «умрут» в будущем, потому что это два ограниченных ресурса. Многие компании, такие как E-on, например, работают с возобновляемыми источниками энергии, чтобы сделать мир лучше.

Ядерная энергия является одной из энергий, которая также ограничена, но у нее есть проблема, заключающаяся в том, что мы до сих пор не знаем, где хранить мусор, который она производит. Некоторые страны, такие как Германия, например, хотят прекратить производство энергии с помощью атомных электростанций в последующие годы, что могло бы создать больше возможностей для компаний, использующих возобновляемые источники энергии, чтобы они стали более популярными.

Энергия воды, например, может накапливаться в летние месяцы и ночью в большой долине, чтобы храниться в зимние месяцы, когда энергия нужна больше всего. В сочетании с солнечной и ветровой энергией у него большое будущее.

Ветряные электростанции расположены в двух местах. Одни ветряки на суше, другие на воде. (Есть также несколько турбин под водой, но тогда это энергия, вырабатываемая силой воды.) Например, большинству людей в Германии не нравятся ветряные электростанции на суше, потому что они выглядят не очень хорошо.Но энергия ветра очень эффективна для будущего в сочетании с другими энергиями.

Другой частью является сжигание биомассы. Это означает, что каждое вещество, созданное животным, растением или человеком, можно рассматривать как биомассу. Это решает проблему ограниченного ресурса. Однако другие проблемы, такие как выхлопные газы (углекислый газ) и ограниченное место на земле для выращивания пищи, все еще актуальны.

Существуют также экзотические методы получения (или лучшего использования) энергии, например, геотермальная энергия, сжигание настоящего мусора.Многие методы создадут и улучшат новые перспективы.

Энергия является важной частью нашей жизни. Но каждый из нас растратил слишком много энергии в своей жизни.

Примером растраты энергии является лампочка, она излучает свет и тем самым также теряет тепло, которое не используется. От мелких бытовых до промышленных все тратили энергию впустую.

Существует также возможность противодействия потерям энергии, например, отработанное тепло от генераторов используется для производства горячей воды.

Дополнительная энергия тратится впустую из-за отработанного тепла компьютеров. Или длительное время ожидания наших развлекательных устройств.

Каждый из нас должен быть менее расточительным. Также электростанции тратят энергию в виде электричества. Немецкие электростанции продают электроэнергию в соседние страны, потому что тока вырабатывается слишком много. Из-за увеличения производства тратится не только энергия, но и природные ресурсы.

С помощью которого позже можно регенерировать энергию.

Это современное использование, например, гидроаккумулирующих электростанций для перекачивания воды из рек в водохранилища и сброса воды в ночное время для производства собственной электроэнергии.

Это показывает растрату энергии в большинстве стран и то, что впустую тратится не только энергия, но и ресурсы. Экономя ресурсы, мы могли бы производить еще больше энергии в течение нескольких десятилетий.

Термодинамика и теплопередача[править | править источник]

Термодинамика является частью физики и связана с возможными проектами, которые можно реализовать с помощью тепла. Основой являются исследования регулирования объема, давления и температуры в паровой машине. Вы можете выбирать между открытыми, закрытыми и изолированными термодинамическими системами.Энергия обрабатывается теплом, и тепло течет между частями паровой машины. Система – это отщепленная часть от термодинамического уровня.

Открытая система связана с окружающей средой, а материя и энергия изменчивы. Например, открытая пробирка заполнена жидкостью, жидкость может быть заполнена в пробирке или она может выйти из пробирки. Также энергия или тепло могут быть уловлены из окружающей среды или могут быть подняты в окружающую среду.

В закрытой системе не может теряться вещество.Энергия может попасть в систему, но не может выйти наружу, но может уйти или записаться. Например, есть закрытая пробирка, она может отдавать энергию, но не может выйти из системы.

Последняя система — это изолированная система, которая работает сама по себе и никуда не денется, она защищена от внешней среды и не может уйти или быть записанной. Он остается в среде, где он находится, и удерживает его массу.

Существует газовый закон, который описывает идеальное соотношение между большим давлением, объемом, качеством топлива и абсолютным качеством.Качество топлива указывается в молях. Другой темой является температура, которая является физической величиной, и термодинамика играет в ней большую роль. Человек ограничен только в ощущении температуры своего тела. по этой причине вы пытаетесь использовать технические устройства для измерения температуры. Температура — это величина для измерения движения или кинетической энергии системы.

.
Авторы Крис Уоткинс, Юсуф Конгар, Недиме Эргин, Dm5798s, Jh5526s, Tk7988s, Ik3433s, Kg8262s, Tv5696s, Бьорн Х., Gc3472s, Фабиано Санталусия, Марко vS
Опубликовано 2007
Лицензия CC-BY-SA-4.0
Проблемы Автоматически обнаруженные проблемы со страницей. Нажмите на них, чтобы узнать больше. Они могут исчезнуть через несколько минут после того, как вы их исправите. Нет основного изображения
Указывать как Крис Уоткинс, Юсуф Конгар, Недиме Эргин, Dm5798s, Jh5526s, Tk7988s, Ik3433s, Kg8262s, Tv5696s, Бьорн Х., Gc3472s, Фабиано Санталусия, Марко vS (2007). «Энергия». Appropedia. Проверено 3 апреля 2022 г.

Образование — Appropedia: Вики по устойчивому развитию

Информацию о работе студентов над Appropedia см. в Appropedia:Service Learning и Portal:Service Learning.

Образование как развитие

Уровень образования среди женщин является наиболее важным фактором [требуется проверка] в уменьшении размера семьи и, следовательно, в росте населения.

Образованные матери могут лучше заботиться о здоровье своих детей.

Образованные фермеры могут лучше узнать об альтернативных методах ведения сельского хозяйства и прочитать другую полезную информацию.

Образование дает возможности для работы и, таким образом, финансовую безопасность, доступ к здравоохранению и другим предметам первой необходимости, а также многие другие возможности в жизни.

Обучение международному развитию

Должны ли мы попытаться сохранить исчерпывающий список на странице Appropedia, или это уже сделано где-то еще? Это была бы огромная задача.

Очные курсы включают:

  • RedR Учебные программы W .
  • Международный институт устойчивого развития (IISD) (Village Earth) при Университете штата Колорадо.[1] Курсы включают курсы за 345 долларов США с 20 часами очных занятий и двухнедельные курсы за 1450 долларов США.
  • Образовательные материалы/программы сети Smart Communities Network NCAT перечислены курсы и материалы по устойчивому развитию.

Во многих университетах есть соответствующие программы.Известные примеры включают

Открытые образовательные ресурсы

Открытые образовательные ресурсы (ООР) — это стандартный термин для образовательных материалов, к которым можно получить свободный доступ и которые можно использовать как для личного обучения, так и для занятий.

Список некоторых соответствующих материалов по устойчивому развитию и международному развитию см. на странице открытых образовательных ресурсов.

Обучение устойчивому развитию

Люди во многих областях обучают других вопросам устойчивого развития; социальные предприниматели, корпоративные коммуникаторы, некоммерческие организации, муниципальные служащие, социальные работники и учителя являются примерами тех, кто устойчиво привлекает массы.

Вот как Алгонкинский колледж обучает преподавателей зачислению людей с программой устойчивого развития. Начнем с признания критической важности мировоззрений. Господствующая модель развития нежизнеспособна, поскольку основана на ошибочном взгляде на мир. http://www.policyinnovations.org/ideas/briefings/data/000241

Существуют и другие мировоззрения, в которых понимаются «пределы роста», а местные традиционные знания используются для «управления ресурсами» и «развития сообщества» (говоря общепринятым жаргоном).http://inesad.edu.bo/developmentroast/2012/11/we-try-to-protect-the-biosphere-but-what-about-the-ethnosphere/

Когда мы осознаем, сколько существует способов увидеть мир, мы понимаем, что западное образование было и остается основанным на колониальном мировоззрении, которое систематически игнорирует другие способы интерпретации реальности, другие виды мудрости и другие формы управления.

http://web.archive.org/web/20140408125754/http://www.icemag.org:80/2/post/2011/4/postcolonialism-and-me-a-review-of-the- ключевые концепции постколониальной теории и их актуальность для моих исследований в области международного и сравнительного образования.HTML

Следовательно, некоторые преподаватели устойчивого развития сосредотачиваются на деколонизации умов и осознанном повторном заселении мест.

http://web.archive.org/web/20210121013517/https://tinalynnevans.com/

Далее мы рассмотрим ценности, заложенные в средствах массовой информации, политике и учебной программе. Мы наводнены конкурентными, индивидуалистическими и эксклюзивистскими ценностями, которые, как доказано, несовместимы с ценностями участия сообщества и решения больших проблем.

http://www.wwf.org.Великобритания/wwf_articles.cfm?unewsid=4224

Нам нужны новые средства массовой информации, политика и учебная программа, но для этого требуется больше людей. Преподаватели устойчивого развития исследуют, что приводит к участию в социальных изменениях. Мы критикуем социальные и экономические системы, чтобы понять, как целостно вовлекать людей в устойчивое развитие; мы понимаем, что наша работа способствует долгожданной «смене парадигмы». Вот ссылка на нашу программу

http://web.archive.org/web/201206250/http://xweb.algonquincollege.com:80/woodroffe/program.aspx?query=1816X07PWO

и наша оригинальная вики

http://web.archive.org/web/20130516170219/http://sustainabilityeducationresources.wikispaces.com

Как видите, образование в области устойчивого развития сильно отличается от экологического образования, хотя оно является частью нашей программы. Это краткое введение дает небольшое представление о том, как мы определяем и подходим к образованию в области устойчивого развития. Мы принесли сюда диалог, чтобы мы могли делиться идеями и вместе курировать прогрессивные медиа/учебные программы.

См. также

Внешние ссылки

Solar Fun!! Как сделать солнечную панель с компакт-диска? Пошаговое руководство!!

Как сделать солнечную панель с компакт-диска?

У обычных людей так много интересов, что они хотят знать как сделать солнечную панель с компакт-диском?

Изготовление солнечных батарей с компакт-диском — это просто миф?

Это еще возможно или нет?

Прочитав всю статью, вы узнаете пошаговое руководство по изготовлению солнечных батарей с помощью компакт-диска.

Не запутайтесь, поищите другие источники здесь, в этой записи, вы получите все подробности , как сделать солнечные батареи с компакт-диском?

Это отличная маленькая забавная идея перепрофилировать старые ненужные компакт-диски, а также легко стать свидетелем футуристического феномена солнечной энергии.

Прочитав эту статью, вы узнаете, как можно построить свои солнечные батареи с помощью компакт-диска. Эта конкретная статья расскажет вам, как сделать самодельные солнечные батареи с компакт-диском, чтобы получить вторичную полезность.

Вам интересно, да? Давайте читать и исследовать-

Погружаемся глубже!!

Интро Как сделать солнечные панели с компакт-диска?

Вы когда-нибудь задумывались, как устроен карманный калькулятор, использующий массив солнечных батарей?

Освещение в вашем саду с помощью генератора на солнечной энергии, как именно это работает?

Как насчет изящной забавной идеи по использованию старых ненужных компакт-дисков? Также легко наблюдать футуристический феномен солнечной энергии.

Зачем угрожать нашему электроснабжению, в значительной степени полагаясь на уголь и нефть?

У солнца есть около 5 миллиардов лет , чтобы сжечь, чтобы накормить нас бесконечным топливом.

У нас есть неограниченного использования источников возобновляемой энергии без ее истощения и выбросов загрязняющих веществ и парниковых газов от солнца.

Солнечные панели превращают энергию этой гигантской электростанции в экологически чистый и удобный источник электроэнергии.

Вы можете переработать выброшенные старые компакт-диски, чтобы узнать больше о потенциальной энергии солнца.Итак, мы обсудим «как сделать солнечную панель с компакт-диском?» в этой статье.

Эпоха оптических носителей CD, DVD или Blue-ray подошла к концу. Теперь вы можете удобно хранить огромное количество цифрового контента и управлять им в облаке и высокоскоростном Интернете.

После прочтения этой статьи вы узнаете, как можно собрать солнечные батареи с помощью компакт-диска.
Этот конкретный материал расскажет вам, как сделать самодельные солнечные батареи с компакт-диском для производства вторичной полезности.

Вам интересно, да?

Как сделать солнечную панель с CD?

Вы можете использовать старые добрые компакт-диски в полной мере. Вы можете использовать в своих интересах их отчетливо блестящие поверхности, чтобы построить солнечную нагревательную панель или башню солнечной энергии (гелиостаты).

Следуйте за демонстрацией позже, чтобы получить полное руководство по созданию солнечной панели с компакт-диском для производства солнечной энергии.
.
Хотя эта энергия не будет питать вашу бытовую электронику.Статья не о традиционной солнечной панели, которую вы можете построить.

Возникает вопрос, какую пользу вы получите от этого начинания?

Кому выгодны проекты «сделай солнечную панель с компакт-диском»?

Предположим, что мировые температуры повысятся до 1,5°C . В этом случае мы потеряем 70-90% коралловых рифов, говорится в отчете IPCC. [Я]

Поскольку изменение климата продолжает угрожать окружающей среде, использование возобновляемых источников энергии становится обычным явлением.

Но какая форма возобновляемой энергии лучше всего?

Зеленые технологии в значительной степени прямо или косвенно зависят от солнца. Преобразование солнечных лучей с помощью фотогальванических элементов или отражающих зеркал делает солнечную энергию наиболее значительным источником возобновляемой энергии.

Демонстрация изготовления солнечной тепловой панели с компакт-диском должна принести нам пользу. Это должно улучшить наше понимание того, как вы можете использовать солнце для производства тепловой энергии и лечения в снежные дни.

Хотя это уникальный метод производства тепла, он может не помочь в производстве энергии.

Практические приложения (включая, но не ограничиваясь) этого проекта:

Независимо от того, взрослый вы или ребенок, вы можете получить образование с помощью такого небольшого солнечного проекта, не тратя много времени, денег или энергии. Вы можете своими глазами увидеть силу солнечных лучей.

Относительно легкий проект все же будет ярче, если вы сможете получить немедленный результат своих усилий.

Предположим, что ваши источники питания отключены или вы находитесь вдали от электросети. В этом случае эта попытка подготовит вас к адаптации к автономным приложениям. Вы можете эффективно развивать свой реальный проект солнечной энергетики. Вы сможете адаптироваться, чтобы выжить и построить свою солнечную систему.

Как вы получаете солнечную энергию с помощью компакт-диска?

— Солнечные фотоэлектрические (PV) элементы более эффективно поглощают фотоны, если вы можете запечатлеть квазислучайные наноструктуры (негладкие) на солнечных элементах.Несмотря на то, что он выглядит гладким, на диске Blu-ray есть «островки» и «ямки». Этот рисунок поверхности дает им возможность улавливать свет. Солнечная панель с рисунком Blu-ray может поглощать на 21,8 % больше света по сравнению с солнечной панелью без рисунка. [II]

— В отличие от компакт-дисков и DVD-дисков, диски Blu-ray обладают более высокой емкостью, скоростью передачи и способностью повышать эффективность солнечных фотоэлектрических панелей. Информационные шаблоны (отпечатанные) на дисках Blu-ray прекрасно работают для концентрации света. Этот метод может повысить эффективность полимерных или других типов солнечных элементов.

Однако изготовление пресс-форм для изготовления обходится довольно дорого.

Давайте посмотрим на обработку таких солнечных элементов Blu-ray ниже:

 

Обработка солнечных элементов Blu-ray. Изображение предоставлено: nature.com

. Прежде чем они появятся в продаже, давайте переделаем стопки дисков CD, DVD или Blue-ray в солнечную тепловую панель DIY.

 

Как сделать дома простую солнечную панель с помощью компакт-диска?: Пошаговое руководство по изготовлению простой солнечной панели с помощью компакт-диска своими руками-

Традиционная солнечная фотоэлектрическая панель производит электроэнергию посредством фотоэлектрического процесса (преобразования солнечных лучей в полезную энергию).

Для сравнения, солнечная тепловая панель отражает солнечные лучи для нагрева определенного объекта, жидкости или области.

Хотя они не преобразуют солнечные лучи в электричество, они имеют решающее значение для солнечной платформы.

Вам не требуется интеграция батареи или инвертора с солнечными панелями.

Этот процесс менее сложен, чем в системе, подключенной к сети. Эта технология не менее ценна, чем фотоэлектрическая генерация.

Следуйте приведенным ниже процедурам, чтобы узнать, как сделать компакт-диск для солнечной панели: всего за шесть шагов (солнечная тепловая панель своими руками)

Какие материалы используются для изготовления компакт-диска солнечной панели?

Прежде чем мы начнем нашу демонстрацию , как сделать солнечную панель из предметов домашнего обихода , важно заранее собрать материалы.

  1. компакт-диски
  2. Картоны
  3. Универсальный нож
  4. Клей
  5. Рулетка
  6. Малярная лента
  7. Аэрозоль для краски
  8. S-образные крючки
  9. Салфетка
  10. Карандаш

# Как сделать проект солнечной энергетики: 6 шагов по созданию солнечных батарей с CD- Как сделать солнечную панель с компакт-диска? Пошаговое руководство

1-й этап изготовления солнечной панели с компакт-диском: Измерить и вырезать

  • Сначала измерьте длину и ширину окна, выходящего на юг или наоборот.Добавьте 4/8 дюйма к длине и ширине. Например,
Размеры

(дюймы)

Длина Ширина
Фактический 22 36
Обязательно 26 40

 

Теперь выберите кусок картона, достаточно большой, чтобы придать ему форму с помощью универсального ножа в соответствии с требуемыми размерами, указанными выше.

Из любого неиспользованного картона вырежьте несколько прямоугольников (4 штуки) шириной 4 дюйма.Прямоугольники также должны составлять 3/4 ширины контейнера.

 

2-й этап изготовления солнечной панели с компакт-диском: Краска

  • Перейдите к следующему шагу, нанесите краску на любую сторону картона, желательно полностью черную, так как темные цвета поглощают наибольшее количество световой энергии (тепла) из окружающей среды. Вы можете нанести материал покрытия для достижения наилучшего результата или повышения эстетики. Но вы должны подождать полдня или больше, чтобы дать краске полностью высохнуть, прежде чем использовать любые другие цвета.

 

3-й шаг: Создать контейнер —

  • С помощью канцелярского ножа вырежьте 4-дюймовый квадрат из каждого угла прямоугольного картона и заклейте их малярным скотчем, чтобы получился контейнер. Темная часть должна образовывать внутреннюю часть коробки.

 

4-й этап изготовления солнечной панели с компакт-диском: Размещение

  • Вставьте компакт-диски в контейнер одинаковыми столбцами и рядами снизу вверх на картоне неотражающей стороной внутрь.
  • Затем используйте карандаш, чтобы найти середину рядов компакт-дисков. Вырежьте отверстия в верхнем и нижнем рядах компакт-дисков, чтобы приклеить их поверх отверстий.

 

5-й этап изготовления солнечной панели с компакт-диском: Приклейте прямоугольники

Возьмите четыре прямоугольника из первого шага и приклейте их внутрь контейнера, чтобы получилась стена лабиринта.

Прямоугольники 1-й 2-й 3-й 4-й
Положение в контейнере Левая сторона Правая сторона Левая сторона Правая сторона
Позиция в рядах CD Нижний ряд

Центральный ряд

 

Центральный ряд

 

Верхний ряд

 

6-й этап изготовления солнечной панели с компакт-диском: Крепление

  • На последнем шаге с помощью универсального ножа возьмите кусок ткани такой длины, чтобы он был на 3 дюйма длиннее и шире контейнера.

 

  • Разверните ткань поверх склеивания сторон контейнера. Сделайте отверстия в двух верхних углах контейнера, чтобы ввести S-образные крючки. Наконец, вы можете повесить солнечную термопанель на окно.

 

Выводы для изготовления самодельных солнечных батарей с компакт-диском: Почему солнечная энергия лучший источник энергии?

Эта технологическая эра YouTube и iTunes сделала CD, DVD и Blue-ray диски устаревшими реликвиями.

Тем не менее, вы можете переработать устаревшие диски, чтобы вернуть их к жизни. Вы можете использовать блестящие стороны старых пластиковых дисков, чтобы создать электрическую солнечную панель или солнечную тепловую панель.

  • Вы можете использовать свои старые компакт-диски из груды бесполезных компакт-дисков, DVD-дисков и дисков Blue-Ray, которые валяются дома или на заднем дворе!

 

  • Практический опыт « как сделать солнечную панель с компакт-диска?» должен повысить вашу способность выполнять прогрессивный проект по использованию солнечной энергии.

Резюме: Вынос ключей

Огромные потребности в энергии в наших местах или феномен отсутствия электросетей, прокладывающий путь для использования солнечной энергии.

С помощью этого нетрадиционного проекта солнечной энергии вы можете улучшить свои инновационные навыки. Всего за несколько шагов вы сможете извлечь выгоду из бесплатной солнечной энергии . Вы можете производить достаточно энергии, чтобы нагреть свою комнату, дом или даже бассейн, проявив немного творчества.

Итак, что я могу сделать с небольшой солнечной панелью, сделанной из компакт-дисков?

–        Домашняя солнечная тепловая система

Практичный метод борьбы с потерями энергии заключается в хранении тепла в резервуаре для воды.

–        Эффективное использование пространства

Солнечная панель cd, обращенная окнами на юг, обеспечивает эффективный проект с точки зрения требований к пространству.

 

Часто задаваемые вопросы: Как сделать солнечный элемент из медной проволоки, компакт-диска и диодов?

Электропроводность меди – одна из лучших среди металлов.Хотя он не может генерировать электричество при воздействии только солнечного света. Если только вы не качаете магнит вокруг катушки с медной проволокой.

Однако стабилитроны могут генерировать некоторое измеримое напряжение при воздействии солнечного света.

Диоды способны выдавать только пару милливольт. Проверить можно вольтметром или мультиметром.

Но он не будет работать ни с какими электронными устройствами, так как выходной ток будет чрезвычайно низким, а следовательно, и мощность.

Самодельные видеоролики на YouTube, посвященные сборке компакт-дисковых солнечных батарей с медной проволокой и диодами, не обеспечат достаточно энергии для питания любой бытовой электроники.

 

Каталожные номера

  1. I. «Глобальное потепление на 1,5°C»; Октябрь 2018 г., Межправительственная группа экспертов ООН по изменению климата (МГЭИК)

 

  1. «Перепрофилирование дисков Blu-ray с фильмами в качестве квазислучайных шаблонов наноимпринтинга для управления фотонами, Александр Дж.Smith2, Chen Wang2, Dongning Guo, Cheng Sun и Jiaxing Huang

Компания Leap Photovoltaic заявляет, что может снизить стоимость солнечных элементов вдвое

Солнечная энергия быстро растет, но по-прежнему составляет лишь около 3% мирового производства электроэнергии, и для решения проблемы изменения климата это число, возможно, придется увеличить до 60% и более. Цепочка поставок является одним из факторов, ограничивающих рост: узкие места в производстве ключевых компонентов замедляют производство. Но в лаборатории в Окленде, штат Калифорния, стартап работает над модернизированным солнечным элементом, который может сократить стоимость производства вдвое и упростить производство солнечных элементов в США.С. и других частях света.

«Мы подумали, а давайте посмотрим, есть ли другой способ переосмыслить то, как мы производим», — говорит Дэвид Берни Нидлман, генеральный директор стартапа Leap Photovoltaic. В конструкции компании исключены кремниевые пластины, компонент, используемый почти во всех солнечных элементах, которые дороги в производстве, энергоемки и создают отходы. Вместо использования пластин процесс идет прямо от кремния к готовым солнечным элементам, которые затем могут быть превращены в солнечные панели.

В настоящее время, поскольку строить завод по производству кремниевых пластин очень дорого, существует лишь несколько производителей.Некоторые производители солнечных панелей изготавливают собственные пластины. Другим приходится импортировать пластины от нескольких крупных компаний. «У вас есть очень ограниченная цепочка поставок, из которой вы можете извлечь выгоду, и это сложно, потому что она просто подвержена сбоям», — говорит Нидлман. «Он склонен не знать, сможете ли вы получить материалы и компоненты, которые вам нужны, когда вы их получите и сколько это будет стоить — все то, что вы думаете о том, чтобы быть основным для построение бизнеса в солнечной промышленности сейчас очень теневое.

Только за последний год, говорит он, цена кремния подскочила с 5 до 10 долларов за килограмм до 30 долларов за килограмм. Сообщения о принудительном труде в цепочке поставок поликремния также привели к запрету на импорт в США, хотя сложно отследить цепочку поставок и доказать, какие поставки были связаны с принудительным трудом. Экологические показатели существующих заводов также неясны. По словам Нидлмана, компании, которые покупают кремниевые пластины, хотят иметь больше возможностей, но сейчас их нет.

Нидлман начал думать об альтернативах в производстве солнечной энергии, будучи аспирантом Массачусетского технологического института. Позже, работая с другим стартапом, занимавшимся инновациями в области производства солнечной энергии, он понял, что его процесс можно адаптировать для работы с кремнием, что сделает его более эффективным. Эта компания, получившая название Energy Everywhere, в конце концов двинулась в другом направлении — к созданию микросетей. Но Нидлман решил купить его интеллектуальную собственность и разработать собственный стартап, финансируемый за счет гранта Калифорнийской энергетической комиссии.

Он сравнивает производственный процесс с 3D-печатью: подобно тому, как 3D-принтер использует порошок для печати слоев материала, новые солнечные элементы «печатаются» из одного слоя порошкообразного кремния, прикрепленного к подложке. В конструкции используется в десять раз меньше кремния, чем в обычном солнечном элементе, для производства требуется на 70% меньше энергии и на 90% меньше воды. В процессе также может использоваться готовое производственное оборудование, что упрощает и удешевляет масштабирование новых производственных мощностей.

Leap Photovoltaic находится на ранней стадии — он только что был запущен в 2020 году — но команда работает с Национальной лабораторией Лоуренса и Калифорнийским университетом в Сан-Диего, чтобы протестировать компоненты конструкции, и планирует начать пилотное производство для первых клиентов. в 2023 году и перейти к массовому производству к 2024 году, что является жестким графиком, который, по мнению Нидлмана, выполним. Этот подход может сделать глобальное производство солнечных элементов конкурентоспособным; компания планирует начать производство в США, где в прошлом году производители потратили полмиллиарда долларов на импортные солнечные батареи.

Компания Leap Photovoltaic стала финалистом конкурса Cleantech Open, в рамках которого компаниям предлагается использовать простой инструмент для оценки своего потенциального воздействия на глобальные выбросы парниковых газов. Поскольку эта технология может помочь солнечной промышленности расширяться гораздо быстрее, потенциал может быть огромным: по оценкам компании, к середине века она может помочь сократить выбросы более чем на 100 гигатонн.

Сделайте свою собственную солнечную батарею из банок содовой |

Научный проект: сделайте свою собственную солнечную панель из банок из-под газировки

Ищете инновационный научный проект? Ниже представлен самодельный солнечный проект с использованием пустых банок из-под газировки, которые могут соответствовать всем требованиям.

Установка фотогальванических (PV) систем в вашем доме — это самый простой и эффективный способ использования солнечной энергии, и GVEC Home® предлагает профессиональные услуги по установке солнечной энергии. Но если вы предпочитаете строить что-то с нуля, вам может понравиться этот практичный подход к выработке тепла с помощью центральной солнечной тепловой панели. Используя обрезки деталей и пустые банки из-под газировки, вы можете создать солнечную панель, способную обогревать небольшую площадь. Вот как это делается.

Соберите и подготовьте банки

Вот список материалов, которые вам понадобятся для этого проекта:

  • Алюминиевые банки/банки из-под газировки
  • Силиконовый клей
  • Фанера (15мм/0.6 дюймов) или листовой металл для изготовления рамы
  • Черная матовая аэрозольная краска
  • Поликарбонатный лист (3 мм/0,12 дюйма) или закаленное стекло
  • Трубки для впуска и выпуска воздуха
  • Вытяжной(ые) вентилятор(ы) и/или воздушный насос(ы)

В зависимости от размера изделия, которое вы хотите изготовить, вам может понадобиться разрезать от нескольких десятков до сотен банок газировки. Банки — это ваши солнечные батареи.

Начните с отрезания верхней части каждой чистой сухой банки с помощью кольцевой пилы или консервного ножа.Затем вырежьте плавник или звезду на дне. Это создает турбулентный поток воздуха через банки с газировкой, что может помочь аккумулировать больше тепла внутри панели. Будьте предельно осторожны при подготовке банок с газировкой.

Затем соберите панель, склеив банки силиконовым клеем. Ставим банки одну на другую и бок о бок. Обязательно используйте силиконовый клей, выдерживающий температуру не менее 400 градусов.

Покрасьте и установите стену из солнечных батарей

Соберите деревянную или металлическую раму для хранения элементов солнечной панели (банки из-под газировки).Для спинки можно использовать металл или фанеру. Затем покрасьте банки, раму и заднюю панель черной краской. Это позволяет им лучше поглощать и проводить УФ-тепло.

Для передней панели прикрепите стекло или лист поликарбоната к передней панели на раме. Установите воздухозаборную трубку внизу или сзади-внизу рамы, а воздуховыпускную трубку сверху или сзади-вверху. Убедитесь, что зазоры по краям рамы и отверстия для трубок заполнены термостойким силиконом или клейкой лентой.

Затем прикрепите вытяжной вентилятор к впускной трубе или разместите рядом с ней, чтобы холодный воздух из комнаты поступал в вашу панель. Присоедините второй вентилятор или воздушный насос к выходной трубе или поместите рядом с ней, чтобы нагнетать нагретый воздух обратно в жилое пространство.

Чтобы использовать солнечную энергию в большей степени, наши специалисты могут установить высококачественные солнечные панели для вашего дома в Южно-Центральном Техасе. Мы также продаем и устанавливаем аккумуляторные накопители Tesla Powerwall. Другие наши услуги включают услуги электрика, услуги по кондиционированию воздуха и отоплению, коммунальные солнечные установки и многое другое.Позвоните в GVEC Home сегодня по телефону 855.898.8807, чтобы получить информацию или записаться на прием.

Руководство по сборке солнечной панели своими руками

Издатель Instructables aleutianwind хотел получить больше солнечной энергии, чтобы отключить его дом на колесах, но при этом иметь возможность использовать свои фонари и мелкие бытовые приборы. У него была одна панель на 120 Вт, купленная в магазине, но он подсчитал, что ему понадобятся еще четыре панели, купленные в магазине, чтобы выполнить работу.

На крыше хватило места только для трех панелей!

алеутский ветер

Поскольку пространство на крыше было ограничено, он решил, что может построить более эффективную солнечную панель своими руками, которая будет производить такое же количество энергии, используя только две дополнительные солнечные панели.Теперь у него есть трехпанельная система, которая выдает респектабельную мощность зарядки 9 ампер.

Новая система может выдавать стабильный ток 9 ампер.

алеутский ветер

Вот как он это сделал. Проект стартовал на eBay, где он заказал 72 солнечных элемента в комплекте

вместе с флюсовой ручкой и плоским шинным проводом для соединения.

Он нашел алюминиевые рамки со стеклом для корпуса самодельных солнечных батарей в центре утилизации за 5 долларов! Даже со стеклом он хотел полностью инкапсулировать свои ячейки для более длительного срока службы, поэтому он также купил инкапсуляцию

на eBay.

Проект начался с 72 отдельных ячеек.

алеутский ветер

Каждая ячейка была проверена перед подключением. Сами ячейки невероятно хрупкие, и большинство производителей советуют заказывать несколько дополнительных, потому что нередко они ломаются при транспортировке.

Он измерил выходную мощность каждой ячейки в отдельности.

алеутский ветер

После припайки выводов к ячейке он соединил ее последовательно от положительного к отрицательному, рядами по 9. Aleutianwind использовал линейку, чтобы получить аккуратные ряды, и расположил ячейки на расстоянии 1/8 дюйма друг от друга.Сколько вы будете соединять вместе, будет зависеть от размера желаемого массива солнечных панелей DIY.

Элементы были соединены последовательно, по 9 элементов в ряду.

алеутский ветер

Использование флюса в каждой точке перед пайкой обеспечит наилучшее соединение, поэтому разумно потратить на это время. Вы не хотите разбирать их позже. Проверяйте каждую полоску, чтобы убедиться в хорошем и прочном соединении.

Еще один тест после того, как ячейки были соединены вместе — это хорошо, чтобы выявить проблемы на ранней стадии!

алеутский ветер

Помогите перевернуть эти полоски, клетки невероятно хрупкие и могут разбиться от малейшего удара.Aleutianwind рекомендует подкладывать картонные полоски под каждую полоску ячеек. Этот картон останется под хрупкими солнечными батареями в течение всей сборки, что позволит вам легко и безопасно перемещать массив.

Картонные полоски

поддерживают выравнивание ячеек и равномерно распределяют усилия по поверхности массива.

алеутский ветер

Клетки переворачивают лицевой стороной вниз, прямо на стекло. Перед нанесением клеток убедитесь, что внутренняя часть вашего стакана безукоризненно чистая и сухая.На каждую самодельную солнечную панель мощностью 60 Вт требуется 36 ячеек. Затем полосы соединялись в ряд.

Спайка полос ячеек вместе для формирования панели.

алеутский ветер

К одному концу ряда припаивается диод, а к другому — шнур питания. Для этой сборки он использовал старый шнур от лампы.

Вот шнур лампы, видимый сзади.

алеутский ветер

Затем по всей панели был нанесен эпоксидный инкапсулят, покрывающий стекло и заднюю часть всех ячеек для их полной герметизации.На сушку ушло три дня.

Клетки почти готовы к инкапсуляции.

алеутский ветер

В своих комментариях он упомянул, что, когда у него появится возможность построить больше солнечных батарей, он будет использовать рулонную инкапсуляцию, которая намного дешевле.

Его самодельная солнечная панель установлена ​​и подключена.

алеутский ветер

Тыльная сторона панелей была покрыта подложкой из белого полиэтиленового пакета, намазанной на эпоксидную смолу. Эта часть не была необходимой, но она обеспечивает красивый, чистый вид.

Полная зарядка массива на 13+ вольт!

алеутский ветер

А что касается стоимости, вот что он сказал,

Я подсчитал проект, и получилось 208 долларов или 104 за каждую 60-ваттную панель, всего 1,73 за ватт.

Но работают ли они?

Панели стоят на нашей крыше уже 1,5 года, 22 штата, более 21 000 миль и не имеют признаков износа. Для теста я переключался между своей коммерческой панелью и самодельной, а самодельная выдавала на 1/2 ампера больше, чем купленная в магазине.Пока что мы очень довольны результатами и построим еще, когда решим обосноваться.

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: Знакомство с комплектами и системами солнечных панелей для автодомов. Освойте основы солнечных электростанций для автофургонов.
СЕЙЧАС СМОТРЕТЬ: Уникальный продукт для дома на колесах: надувной фонарь Luci Light на солнечной энергии

Любите RVing? Вам понравится RV LIFE Pro

Это страсть к путешествиям, свобода открытой дороги. Это не пункт назначения, а путь.Это исследование мира. Вам не нужен дом, потому что, когда вы путешествуете, вы дома. Это RV LIFE.

Проблема в том, что спланировать грандиозное путешествие на фургоне довольно сложно. Мы в RV LIFE считаем, что это должно быть просто. Как сами RVers, мы понимаем процесс и помогли миллионам RVers путешествовать с уверенностью и осуществить их мечты о путешествиях.

RV Trip Wizard поможет вам спланировать идеальную поездку, а наше приложение RV GPS превратит ваш телефон в GPS-навигатор RV Safe, чтобы безопасно доставить вас туда.Если у вас есть вопросы о ВСЕМ, что связано с RVing, присоединяйтесь к обсуждению в любом из наших замечательных сообществ форума RV.

Шаг 1. Нажмите здесь, чтобы узнать больше и зарегистрироваться для получения бесплатной пробной версии.
Шаг 2. Спланируйте поездку на автофургоне своей мечты.
Шаг 3: Наслаждайтесь незабываемыми воспоминаниями!

Как построить собственную систему солнечных батарей – Новости Матери-Земли

Когда вы устанавливаете солнечные панели, ваш дом производит собственное чистое электричество с нулевым уровнем выбросов. Если вы любите делать своими руками, вы можете построить свою собственную солнечную энергетическую систему.В некоторых случаях вы даже можете построить свои собственные солнечные панели, хотя количество, которое вы можете эффективно сделать дома, зависит от того, сколько вы хотите получить.

Узнайте, как сделать свои собственные солнечные панели

Создание собственной солнечной панели — процесс, требующий много времени и определенных навыков работы с электричеством. Тем не менее, это также может быть очень полезным — научиться создавать собственную фотоэлектрическую панель — это отличный способ понять, как вырабатывается солнечная электроэнергия.

Прежде чем вы сможете построить свои собственные солнечные батареи, вам сначала нужно понять, как солнечные батареи генерируют электричество.Подавляющее большинство используемых сегодня солнечных панелей изготовлено из кристаллических кремниевых пластин, которые обычно имеют размер шесть квадратных дюймов. Когда солнце освещает эти пластины, электроны в них начинают двигаться. Этот поток электронов представляет собой электрический ток.

Одна полноразмерная солнечная панель, подобная той, что используется в солнечных энергосистемах на крыше, будет состоять из 60 кремниевых пластин. Вы также можете сделать панели меньшего размера, если ваши потребности в электроэнергии невелики. После того, как вы купили отдельные солнечные элементы (их можно приобрести в Интернете), основной процесс создания собственной солнечной панели выглядит следующим образом:

Подготовьте основу для панели. Многие производители солнечных панелей своими руками используют деревянную доску в качестве основы для своих солнечных элементов. Вам нужно будет просверлить отверстия в плате, чтобы провода для каждой ячейки могли пройти.

Соедините солнечные элементы вместе. Требуется некоторый опыт работы с электрикой. Используйте паяльник, чтобы прикрепить провод к солнечным элементам, а затем соедините каждый из элементов вместе.

Прикрепите ячейки к подложке. Если возможно, прикрепите каждый солнечный элемент к подложке по отдельности.Это упрощает замену одной ячейки в случае ее повреждения или неправильной работы.

На данный момент у вас есть функциональная солнечная панель, которая может производить электричество, когда светит солнце. Однако солнечная панель сама по себе бесполезна. Если вы пытаетесь генерировать электроэнергию для питания устройств в вашем доме, вам необходимо соединить вашу панель с инвертором, который будет преобразовывать энергию постоянного тока (DC) от солнца в мощность переменного тока (AC), используемую в большинстве современных электронных устройств.

Для автономной автономной системы вам также потребуется включить аккумулятор и контроллер заряда в солнечную установку своими руками. Аккумулятор служит для хранения избыточной энергии, а контроллер заряда управляет количеством электроэнергии, проходящей через аккумулятор.

Если вы хотите построить систему солнечных батарей, которая будет питать ваш дом, процесс значительно усложнится. Стандартная солнечная фотоэлектрическая система, подключенная к сети, которая может питать ваш дом, будет иметь около 20 солнечных панелей, каждая из которых должна быть соединена вместе и установлена ​​на вашей крыше (или в незатененном месте на вашей территории).Самое главное, квалифицированный электрик должен подтвердить, что ваша система была построена правильно, прежде чем ваша коммунальная служба позволит вам подключить ваши панели к электрической сети.

Создайте собственную систему солнечных панелей или обратитесь к установщику

Независимо от того, делаете ли вы свою собственную систему солнечных панелей с комплектом для солнечных батарей или работаете с опытным установщиком солнечных батарей, зависит от того, почему вы хотите установить солнечную батарею.

Для небольших автономных установок можно сделать своими руками

Солнечные панели портативны и удобны для различных автономных применений.Вам даже не нужно создавать свои собственные солнечные панели, если вы этого не хотите — в продаже есть недорогие комплекты солнечных панелей, которые включают в себя все компоненты, которые вам понадобятся для солнечной установки своими руками. Создание собственной системы солнечных батарей — хороший вариант, если вы хотите построить небольшую автономную систему для питания каюты, дома на колесах, лодки или крошечного дома.

Для системы солнечных батарей для всего дома обратитесь к специалисту по установке солнечных панелей

Когда дело доходит до установки полномасштабной системы солнечной энергии на вашем участке, работа с установщиком солнечных батарей со значительным опытом может сэкономить вам время и деньги в долгосрочной перспективе.Некоторые из ведущих компаний, занимающихся солнечной энергетикой, устанавливают солнечные энергетические системы на протяжении десятилетий — опыт, который не могут воспроизвести никакие онлайн-исследования или руководства по самостоятельной работе. Ваш установщик солнечной энергии также может помочь вам найти финансовые стимулы, доступные в вашем регионе, и заполнить разрешения и заявки, необходимые для запуска и запуска вашей системы солнечной энергии.

Чтобы понять, сколько вы можете сэкономить, установив систему солнечных батарей для своего дома, просмотрите мгновенную оценку солнечной энергии с помощью Solar Calculator EnergySage.Если вы колеблетесь между созданием собственной системы солнечной энергии и работой с установщиком, получите несколько предложений от местных солнечных компаний, чтобы узнать, сколько это будет стоить. Вы можете бесплатно сравнить варианты от квалифицированных установщиков в вашем регионе, присоединившись к EnergySage Solar Marketplace.

Викрам Аггарвал является основателем и исполнительным директором EnergySage , интернет-рынка солнечной энергии. EnergySage упрощает процесс поиска и покупки солнечной энергии. Предлагая покупателям более широкий выбор и беспрецедентный уровень прозрачности, EnergySage позволяет потребителям быстро и легко выбрать расценки на установку солнечных батарей, которые обеспечивают им наилучшее соотношение цены и качества.Прочитайте все посты Викрама здесь .


Все блоггеры сообщества MOTHER EARTH NEWS согласились следовать нашим Правилам ведения блога и несут ответственность за точность своих сообщений. Чтобы узнать больше об авторе этого поста, нажмите на его ссылку в верхней части страницы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*