Особенности гибких солнечных батарей

В последнее время большинство моделей батарей солнечных электростанций изготавливается с применением в качестве основы кристаллических модулей. Несмотря на это, специалистами ожидается массовый переход на батареи, произведенные на базе тонкопленочных технологий.

Такой тип панелей, получивший в профессиональной среде название «гибкие солнечные батареи», обладает более лучшими характеристиками чем кристаллические аналоги.

К примеру, они имеют более гибкую структуру и повышенную эластичность, благодаря этому свойству панели свободно устанавливаются на криволинейных поверхностях различной формы (даже сферической или цилиндрической). В качестве альтернативного использования их можно вшивать в одежду, спортивную экипировку или чехлы переносных зарядных устройств.

Что из себя представляют «гибкие солнечные модули»?

Базовое основание солнечной батареи гибкого типа состоит из тоненькой пленки, изготовленной из полупроводникового материала. В большинстве случаев представителем полупроводников является аморфный кремний. В последнее время все чаще начали применять материалы органического происхождения, например полифенилен.

Полупроводниковый материал в виде тонкого покрытия наносится на гибкую платформу, в итоге образуется универсальная солнечная фотоячейка, для которой характерна высокая механическая эластичность. Величина КПД каждой отдельной ячейки в основном зависит от применяемого полупроводника. Не так давно производительность гибких батарей была довольно низкой (около 6,5%), но использование новых разработок и материалов обеспечило рост их эффективности до сегодняшних показателей (17-20%).

Сейчас большой популярностью пользуются так называемые многоуровневые элементы, наделенные многослойной структурой. Такая структура включает в себя материалы с различной шириной запрещенной зоны. В результате происходит не одиночный p-n переход, а многоканальный, при этом участвуют фотоны полного спектра падающего света.

Основные достоинства гибких батарей:

• хорошая способность к генерации больших объемов энергии при рассеянном светопоглощении (за счет этого свойства общий показатель энерговыработки таких солнечных батарей зачастую на 10-15% выше, чем у панелей кристаллического типа);
• достаточно небольшая толщина (не более 1 мкм);
• низкая стоимость, благодаря невысокой себестоимости производственного процесса;
• высокий уровень эффективности в системах с показателем мощности свыше 10 кВт.

Следует сказать и о некоторых недостатках, которые пока присущи гибким батареям. Они отличаются более масштабными габаритами, то есть при одинаковых значениях выходной мощности рабочая площадь тонкопленочных устройств примерно в 2 раза превышает площадь кристаллических изделий. Еще для таких модульных систем не будут лишними высоковольтные инверторы и контроллеры.

Область применения

Гибкие ячейки используются:

• в регионах с преимущественно облачной погодой (так как у них лучше выражен эффект рассеянного светопоглощения);
• в регионах с очень жарким климатом (тонкопленочные солнечные батареи показывают большую эффективность при высоких температурных значениях);
• в сочетании с разнообразными криволинейными поверхностями (например, существуют крыши на которые не установишь стандартные кристаллические модули).

Отлично проявили себя батареи, собранные из цилиндрических трубок, с нанесенной полупроводниковой тонкой пленкой. Такие модули часто применяют на крышах с белым фоновым покрытием, т. к. в этом случае отраженный от поверхности кровли свет дополнительно проходит через фотоячейки. Вследствие такого эффекта производительность батареи повышается примерно на 15-20%.