Тонкопленочные солнечные батареи: как работает, где применяется и сколько стоит

Обзор

Сегодня батареи солнечные тонкопленочные помимо классической установки на крышах, можно использовать вместо остекления. Модули такие отличаются разнообразным цветовым решением, что позволяет зданиям придавать неповторимый внешний вид.

Вырабатывая тонкопленочными батареями энергия может быть использована для бытовых нужд.

Стекло закаленное, покрывающее фотоэлементы, имеет большую механическую прочность, чем обычное, и более безопасно. Поэтому верхние этажи домов во многих странах, а также лоджии и балконы остекляются именно им.

Помимо этого, оно обеспечивает достаточно хорошую прозрачность, гарантирующую высокую эффективность даже при рассеянном свете, т.е. они не только выглядят эстетично, но и экономят бюджет.

За непрозрачную батарею заплатить придется порядка 9 тысяч рублей, за цветную прозрачную частично (20%) -16 тысяч.

Но, в наши дни тонкопленочные солнечные батареи не получили такого широкого распространения, как их кристаллические братья. Причины кроются в их больших габаритах и низком КПД.

Тем не менее, специалисты считают, что будущее гелиоэнергетики именно за ними.

Они ссылаются на такие достоинства тонкопленочных батарей:

низкая себестоимость;
небольшая разница в КПД;
постоянное повышение стоимости кристаллических аналогов.

К тому же технология тонких пленок считается наиболее надежной. Уже сегодня разработано несколько видов батарей тонкопленочных, называемых также «гибкими», для создания которых применяют:

кремний аморфный;
кадмия теллурид/сульфид;
диселениды медно-индиевые и медно-гелиевые.

Инструкция по монтажу гибких солнечных батарей

Первым шагом становится масштабное планирование, включающее в себя проектирование системы на основе расчета необходимой мощности.

Расчет количества панелей

В основу проектирования закладывают следующие данные:

суточную интенсивность использования энергии;
емкость задействованных аккумуляторов;
общую номинальную производительность фотоэлементов;
количество модулей.

Легче всего определиться с потреблением электроэнергии: достаточно посчитать запросы всех эксплуатируемых электроприборов, необходимые данные указываются на их маркировке. В соответствии с полученным значением приобретают инвертор – устройство, добывающее из постоянного тока переменный с заданным параметром частоты. Прибор подбирают с запасом минимум 0,5 кВт.

Следующий шаг – расчет аккумуляторных батарей исходя из того, какая получилась суммарная мощность потребителей с учетом 40% минимального их заряда. Количество солнечных панелей определяют, ориентируясь на регион и приоритетные модели оборудования.

Особенности размещения

При проектировании следует помнить, что гелиосистемы при нагревании рабочих компонентов функционируют менее эффективно. В частности, летом, когда панели раскаляются, они продуцируют меньше энергии, чем зимой – в холодные месяцы в солнечные дни фотоэлементы улавливают больше света для дальнейшей его переработки.

Размещение гибких солнечных панелей

С учетом того, что положение солнца в течение дня меняется, модули монтируют универсально – с южной стороны, наклонив не более чем на 40 градусов.

Последовательность монтажа

Гибкие солнечные панели в рулоне доступны для самостоятельного монтажа. В зависимости от климатических особенностей региона их размещают поверх кровельного пирога, на отдельно стоящих вспомогательных сооружениях, на фасаде объекта, притом решения можно комбинировать.

Чаще всего монтаж гелиосистемы производится на крыше. В тех случаях, когда конфигурация и габариты кровли не способствуют надежному размещению модулей, возводят вспомогательный каркас и на него крепят панели. Подобные проекты увеличиваются по стоимости, но они оптимальны, если крыша труднодоступна, имеет сложный рельеф. Фасад в качестве локации для модулей рационален в тех случаях, когда крыша имеет недостаточную площадь. Модули становятся элементом дизайнерской схемы, выполняют роль дополнительного украшения объекта.

Фотоэлектрические элементы покрываются с изнаночной стороны слоем липкой субстанции смолянистого происхождения. Для монтажа необходимо удалить с панели защитную пленку, чтобы можно было ее приклеить на выбранном участке. Площадку предварительно качественно зачищают и промывают. В процессе установки изделий не нужны специализированные элементы, обязательным требованием является лишь соблюдение мер безопасности. Следует придерживаться предлагаемой производителем схемы подключения компонентов, чтобы была соблюдена их последовательность.

Гелиомодуль оснащается с одного края парой выведенных проводов, поэтому каждое изделие нужно размещать таким образом, чтобы данные кабели в дальнейшем было проще соединить одной шиной, тем самым обеспечив последовательное подключение.

Основные преимущества

Этот вид солнечных панелей тонкопленочных имеет много отличий от аналогов кристаллических:

малая толщина, не превышающая 1 микрона;
отличная гибкость, позволяющая монтаж панели производить на всевозможные криволинейные поверхности, включая цилиндрические;
сохранение параметров в рассеянном свете, что позволят увеличить общую выработку электроэнергии, в сравнении с поли- и монокристаллическими панелями, на 10, а в отдельных случаях на 15 процентов;
небольшая себестоимость производственного процесса, следовательно, и невысокая стоимость готового изделия;
высокоэффективное функционирование в энергосистемах мощностью более 10 кВт и в условиях высоких температур;
значительные показатели оптического поглощения солнечного спектра, превышающий кристаллический более, чем в 20 раз;
стабильность мощности выходной продолжительное время- надежность;
безвредность для окружающей среды, поскольку в них низкая доля использования кремния – 1/000 от применяемого в кристаллических аналогах;
короткий период окупаемости за счет большой энергоотдачи;
небольшой вес, упрощающий монтаж;
ударопрочность. При монтаже нередки падения, но пленка остается работоспособной.

В чем особенность гибких панелей?

Рассматривая стену, оформленную гибкими панелями, будет сложно отличить декоративное покрытие, состоящее из жестких элементов. Между тем такие изделия обладают рядом отличительных особенностей, к которым можно отнести:

повышенную гибкость;
износоустойчивость;
звукоизоляционные свойства;
простота очистки;
водостойкость;
большой ассортимент, включая панели, имитирующие природные материалы;
долговечность;
простоту монтажа.

Учитывая подобную особенности, при выборе подходящего отделочного материала большинство делает выбор в пользу подобного варианта. Однако в этом случае надо обязательно учитывать, сто гибкие панели имеют небольшую толщину, что предъявляет повышенные требования к качеству подготовки основания. Кроме того, стоимость одного элемента нельзя назвать низкой и материал является искусственным. Это не позволяет создать оптимальный микроклимат.

Устройство

Триплексы из закаленного стекла, в которые помещают тонкопленочные солнечные батареи, являются для последних надежной защитой. Фотопленка находится под высокопрочным стеклом, которое отличается высокой прозрачностью и одновременно прозрачностью. Такое же решение применяется в области автомобилестроения, производства триплексов светодиодных, архитектуре, где зарекомендовало себя с лучшей стороны.

Рекомендуем:

Работа солнечных батарей ночью и в пасмурную погоду
Монокристаллические солнечные панели: сравнение с аналогами, достоинства, цена — ТОП-6
Goal Zero Nomad 14 Plus: обзор солнечной панели, внешний вид, устройство, достоинства и цена

Megavolt, давай посчитаем ))) КПД пленочных батарей (а именно их сворачивают в конус) = 10%. Прибавляем к ним 20% от 10% и получаем целых 12% при увеличении стоимости как минимум втрое! Прорыв в экономии!

Семен

Электрик, я тоже смотрел этот сюжет. Мне сразу показалось подозрительным, что весь научный прорыв заключался в том, что батареям придали какую-то форму. Как будто никто до этого не догадался, что солнце не на месте стоит… Как всегда — теории заговора и сговора.

Оставить комментарий Отменить ответ

О технологии

Для изготовления тонкопленочной солнечной конструкции напыляют на гибкую подложку (обычно полимерную) полупроводниковые соединения.

Вначале пользовались для этого исключительно аморфным кремнием. Но, не устраивал низкий КПД фотоэлементов был– порядка 4-5%.

После появления селениды и теллуриды — инновационных материалов, удалось добиться более высокого показателя КПД — до 12%.

Плюсы

Дизайн спальни с панелями выгоден еще и потому, что у материала практически нет минусов, зато преимуществ хватает.

Сочетаются практически со всеми современными стилями. С их помощью комната приобретает уникальный вид, которого сложно добиться при обычной оклейке обоями.
Влагостойкость. Благодаря данному качеству отделочный материал легко мыть, а значит содержать комнату в чистоте будет не сложно.
Простота установки. Они моментально фиксируются на поверхности специальным клеящим составом при ровной стене, или на установленной конструкции профильными креплениями, если стена с изъянами. Есть варианты крепления фиксаторами.
Большой ассортимент моделей. Декоративные панели в спальню представлены в разнообразной цветовой гамме, что позволяет найти оптимальный вариант по расцветке. Кроме того, они могут различаться по фактуре, составу и размеру.
Устойчивы к перепадам температур. Панели на стене в спальне защитят поверхности от промерзания, если вдруг в зимний период не будет отопления.
Практичность. Одно из главных преимуществ отделки. За панелями не сложно спрятать проводку, кабель и другие коммуникационные детали. Отделочные плиты скроют дефекты или недоделки стен, типа выступающих бугров, трещин, ямок и т.д.
Антистатические свойства. Не все, но большинство видов моделей покрывают специальным слоем, отталкивающим пыль и грязь.
Пожароустойчивые. Качественный состав изделий защитит от возгорания и воспламенения.
Доступная ценовая политика. Выбор мягких панелей на стену в спальню или других ее видов настолько обширен, что найти оптимальный вариант по своим финансовым возможностям всегда удастся.

Метод вакуумирования

Способ предусматривает использование вакуумных камер или электронных пушек для осаждения из пара диселендов.

В принципе, использовать можно любые подходы, например, ионное распыление, но все методы имеют свои сложности, такие как образование пленки как на подложке, так и на внутренней поверхности камеры. Другая сложность связана с поставками индия, активно применяемого для изготовления плоскопанельных мониторов.

У таких устройств КПД может превышать отметку 20%.

Хотя активно развиваются панели этого типа, их востребованность невелика и не превышает 2%.

Большую популярность завоевали пленки, в изготовлении которых используется кадмия теллурид, Их КПД 16% (против 18%). Большой популярностью пользуются батареи аморфно-кремниевое. Их КПД удалось увеличить до 10%.

Особенности крепления

Порядок монтажа гибких панелей может существенно отличаться. Производители предлагают большое количество элементов имеющих клеевую основу. Монтаж в этом случае выполняется в следующей последовательности:

готовится основание. Со стены удаляется старое покрытие и все имеющиеся загрязнения. После этого надо обязательно внимательно осмотреть основание, чтобы проверить плоскостность основания и имеющиеся механические повреждения. Стену выравнивают, нанося достаточный слой штукатурки. Дожидаются ее полного высыхания;

стену грунтуют, чтобы обеспечить необходимый уровень защиты от вредного влияния окружающей среды и повысить адгезию к клеевому составу;

готовится материал и инструмент, который потребуется при выполнении отделочных работ. Выполняется разметка, по которой будет контролироваться правильность пространственного положения элемента;

у деталей с пазами, устанавливаемыми в угол, обрезают выступающие фрагменты;

на изнаночную сторону подготовленных панелей наносится клеевой состав. если поверхность рельефная, клей следует наносить только на выступающие элементы;

гибкая панель прикладывается к основанию. Ее положение контролируется по линиям ранее нанесенной разметки. Панель аккуратно прижимают к основанию;

с помощью чистой тряпки удаляется избыточное количество клеевого состава. Для этого надо аккуратно с легким нажимом разгладить всю поверхность панели, обеспечив ее плотное прилегание к основанию;

аналогичным образом приклеиваются остальные панели. При этом очень важно обеспечить правильное пространственное положение не только относительно горизонтали или вертикали, а также относительно других элементов.

Если еще остаются вопросы относительно порядка выполнения монтажных работ. предлагаем посмотреть следующие видео, чтобы детально разобраться в технологии процесса:

Кроме клеевого способа существует каркасный. Работы в этом случае выполняются в следующей последовательности:

специальными антигрибковыми и водоотталкивающими средствами обрабатываются элементы обрешетки. Планки отрезаются в размер и крепятся к стене. Шурупы закручивают строго вертикально к поверхности планки;

панели отрезаются в размер с помощью ножа или любого другого инструмента с обязательным формированием ровной лини среза. Элементы крепят к подготовленной обрешетке металлическими скобами или строительным степлером;

соединяем панели между собой посредством специального замка. Фиксируем выбранным способом;

последнюю панель отрезаем в размер перед установкой.

Способ суспензии

В производстве тонкопленочных солнечных батарей ведущими специалистами используется несколько способов для нанесения диселенидов. Наиболее распространенным является применении суспензированных оксидов металла.

Изменяя концентрацию и вязкость суспензии получают, так называемые, «чернила», которые корректируются под конкретную технологию (от трафаретного нанесения до струйного осаждения).

В качестве подложки также могут выступать разные материалы — фольга металлизированная, стекло, даже пластик. КПД применения материала при этом очень большой – 90%, а производство во много раз дешевле вакуумирования.

Достоинством метода является равномерный и однородный слой напыления, а недостатком – низкий, в сравнении с вакуумированием, КПД – 16% (против 18%).

На какие характеристики стоит обратить внимание при выборе?

Выбирая подходящие гибкие панели для оформления стен в своем доме, стоит учесть ряд параметров. Требуемые свойства будут зависеть от условий последующей эксплуатации. Важными параметрами могут оказаться:

размер и форму. От этих характеристик зависит скорость выполнения монтажных работ и возможность реализации конкретного дизайнерского проекта. В одном случае желаемого эффекта можно добиться путем крепления листового материала, во втором случае лучшим вариантом будет гибкий ламинат;
влагостойкость. Данное свойства зависит от качества верхнего слоя. Если планируется облицовка стен в помещения с повышенным уровнем влажности, данная характеристика является важным;
цвет и рисунок, которые выбираюется с учетом разработанного дизайн-проекта.

МДФ

МДФ панели изготавливаются на основе древесной спрессованной стружки, которую подвергают специальной обработке антисептическими веществами.

Материал вполне доступен по цене, соответствует нормам экологии и отвечает техническим требованиям отделки. Его нередко используют, как основу для дальнейшей росписи, либо покраски.

Достоинства тонкопленочные солнечные батареи и недостатки, цена, характеристики