Получить подробный расчет

СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ ИЗ АМОРФНОГО КРЕМНИЯ: ОСОБЕННОСТИ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

солнечные батареи из аморфного кремния
21
December

Производство солнечных батарей из аморфного кремния (a-Si) находится на достаточно высоком технологическом уровне. Возможность использования таких подложек как металлическая фольга и полимерные пленки совместимо с производством гибких фотоэлементов в промышленных масштабах. Поэтому солнечные батареи данного типа относятся к наиболее перспективной фотоэлектрической технологии ближайшего будущего.

Содержание статьи:

Аморфные солнечные батареи: особенности и технологии

Аморфные солнечные батареи относятся к одному из трех видов кремниевых фотоэлектрических преобразователей, преобразующих энергию солнца в электрический ток. К двум другим видам относятся монокристаллические и поликристаллические устройства, для производства которых используется кристаллический кремний.

Аморфный кремний для солнечной батареи представляет собой некристаллическую аллотропную форму полупроводникового кремния. Тонкопленочные модули на основе аморфного кремния (a-Si) в качестве поглощающего элемента используют аморфные вещества, которые состоят из тонких кремниевых слоев (примерно в 100 раз меньше, чем в кристаллическом кремнии), что позволяет им быть гибкими и при этом сохранять свои функции. 

аморфные солнечные батареи

Кремниевая солнечная батарея: виды и преимущества

Наибольшее распространение получили кремниевые солнечные батареи трех видов:

  • монокристаллические с КПД до 22%;
  • поликристаллические с КПД до 18%; 
  • аморфные (тонкопленочные) с КПД в пределах от 7 до 12 %, рекордное значение 17,3% было достигнуто в 2018 году за счет тандемной структуры ячеек. 

Монокристаллические устройства производят из пластин высокочистого кремния толщиной 300 мкм. Кремний чистотой 99,99% получают в два этапа с применением сложных технологий. Поэтому такие устройства имеют самый продолжительный срок эксплуатации, низкую деградацию, высокую эффективность. Цена монокристаллических панелей самая высокая, что обусловлено их отличными характеристиками, применением дорогостоящего материала и затратной технологией.

Преимущества солнечных батарей из аморфного кремния:

  1. Низкий температурный коэффициент — в 2 раза ниже, чем у кристаллических собратьев. Они меньше подвержены снижению мощности при нагреве и эффективно работают в странах с жарким климатом.
  2. Высокая поглощающая способность — меньшее количество материала способно поглотить большее количество света. Поэтому может использоваться в солнечных элементах с очень малой толщиной слоя, что позволяет сэкономить на материалах.
  3. Лучший коэффициент преобразования — производят больше электричества при слабом освещении и в пасмурную погоду. Они продолжают генерацию при освещенности всего 100 Вт/м2, в то время как кристаллические аналоги прекращают генерацию при 150-200 Вт/м2.
  4. Легкий вес — тонкопленочные устройства могут быть в 40 раз легче кремниевых панелей, их вес может составлять всего 500 г/м2
  5. Гибкая структура позволяет успешно применять их на неровных рельефных поверхностях, на крышах автомобилей, одежде.
  6. Обеспечивают относительно высокую эффективность при низкой себестоимости из-за меньшего расхода материала.
  7. Потенциально стоимость производства тонкопленочных панелей может быть ниже, чем у кристаллических модулей. Но это произойдет только в случае достаточно высоких объемов производства.

Основная проблема этой технологии — низкий КПД преобразования. В промышленных масштабах был достигнут КПД только около 7%. Большинство отдает предпочтение фотоэлектрическим модулям из кристаллического кремния с эффективностью более 20%, поскольку для производства одного и того же количества э/э они занимают гораздо меньшую площадь.

Другим недостатком тонкопленочных панелей является их значительная деградация в процессе эксплуатации.

кремниевая солнечная батарея

Аморфная тонкопленочная солнечная батарея: применение и перспективы

Из-за более дешевого и упрощенного производства аморфная тонкопленочная солнечная батарея в основном используется для устройств с низким энергопотреблением. Однако в последние годы совершенствование технологий производства и высокие достижения в эффективности привели к более широкому диапазону применений модулей a-Si:

  • они идеально подходят для жилых домов, лодок, машин и других потребителей, не требующих большой мощности;
  • их можно использовать как жалюзи на окнах и теплицах с выбранной степенью прозрачности;
  • легкий вес позволяет прикреплять их к фасадам и крышам домов, конструкции которых не выдерживают тяжелые кремниевые батареи;
  • их интегрируют на одежду и сумки для зарядки различных электронных гаджетов.

Профессор института PV Lab Neuchâtel (Швейцария) Арвинд Шах в интервью от 16.04.2021 г. рассказал, что ученые фотоэлектрической лаборатории сосредоточены на разработке «солнечного модуля будущего» — на период с 2030 по 2040 год. Модуль, основанный на нижнем элементе кристаллического кремния с гетеропереходом и перовскитной верхней ячейкой. Цель состоит в том, чтобы достичь КПД коммерческих модулей 30% при цене на модули значительно ниже 0,30 евро за ватт. 

Последние новости