Из чего делают солнечные панели

Устройство солнечной батареи. Теория

Состав и устройство солнечной батареи, ее элементов определяют эффективность выработки энергии готовым изделием. В настоящее время, для генерации электрической энергии используются солнечные панели на основе кремния (с-Si, mc-Si & кремниевые тонкопленочные батареи), теллурида кадмия CdTe, соединения медь-индий (галлий)-селен Cu(InGa)Se2, а также концентраторные батареи на основе арсенида галлия (GaAs). Ниже будут даны краткие описания каждой из них.

Солнечные батареи основе кремния

Солнечные батареи (СБ) на основе кремния составляют на сегодняшний день порядка 85% всех выпускаемых солнечных панелей. Исторически это обусловлено тем, что при производстве СБ на основе кремния использовался обширный технологический задел и инфраструктура микроэлектронной промышленности, основной «рабочей лошадкой» которой также является кремний. В результате, многие ключевые технологии микроэлектронной промышленности такие как выращивания кремния, нанесения покрытий, легирования, удалось адаптировать для производства кремниевых батарей с минимальными изменениями и инвестициями. Кроме того, кремний – один из самых распространенных элементов земной коры и составляет по разным данным 27-29% по массе. Таким образом, нет никаких физических ограничений для производства значительной доли электроэнергии Земли с имеющимися запасами Si.

Различают два основных типа кремниевых СБ – на основе монокристаллического кремния (crystalline-Si, c-Si) и на основе мультикристаллического (multicrystalline-Si, mc-Si) или поликристаллического. В первом случае используется высококачественный (и, соответственно, более дорогой) кремний выращенный по методу Чохральского, который является стандартным методом для получения кремниевых пластин-заготовок для производства микропроцессоров и микросхем. Эффективность СБ изготовленных из монокристаллического кремния составляет обычно 19-22%. Не так давно, фирма Panasonic заявила о начале промышленного выпуска СБ с эффективностью 24,5% (что вплотную приближается к максимально возможному теоретически значению ~30%).

Во втором случае для производства СБ используется более дешевый кремний произведенный по методу направленной кристаллизации в тигле (block-cast), специально разработанного для производства СБ. Получаемые в результате кремниевые пластины состоят из множества мелких разнонаправленных кристаллитов (типичные размеры 1-10мм) разделенных границами зерен. Подобные неидеальности кристаллической структуры (дефекты) приводят к снижению эффективности – типичные значения эффективности СБ из mc-Si составляют 14-18%. Снижение эффективности данных СБ компенсируется их меньшей ценой, так что цена за один ватт произведенной электроэнергии оказывается примерно одинаковой для солнечных панелей как на основе c-Siтак и mc-Si.

Тонкопленочные солнечные панели

Возникает вопрос – зачем разрабатывать другие типы модулей, если солнечные панели на основе моно- и мультикристаллического кремния уже созданы и показывают неплохие результаты? Очевидный ответ - чтобы добиться еще большего снижения стоимости и улучшения технологичности и эффективности, по сравнению с обычными c-Si и mc-Siсолнечными батареями.

Дело в том, что обычные кремниевые фотоэлектрические модули наряду с преимуществами, перечисленными выше, обладают и рядом недостатков. Кемний из-за своих особых электрофизических свойств (непрямозонный полупроводник) обладает довольно низким коэффициентом поглощения, особенно в области инфракрасных длин волн. Таким образом, толщина кремниевой пластины для эффективного поглощения солнечного излучения должна составлять довольно внушительные 100-300 мкм. Более толстые пластины означают больший расход материала, что ведет к удорожанию СБ.

В то же время, прямозонные полупроводники на вроде GaAs, CdTe, Cu(InGa)Se2, и даже некоторые модифицированные формы Si, способны поглощать требуемое количество солнечной энергии при толщине всего в несколько микрон. Открывается заманчивая перспектива сэкономить на расходных материалах, а также на электроэнергии, которой требуется значительно меньше для изготовления более тонкого слоя полупроводника. Еще одной положительной чертой СБ на основе вышеназванных полупроводников – в отличие от СБ на основе c-Si и mc-Si– является их способность не снижать эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую даже в условиях рассеянного излучения (облачный день или в тени).

Исследования СБ на основе теллурида кадмия (CdTe) начались еще в 1970х годах ввиду их потенциального использования в качестве перспективных для космических аппаратов. А первое широкое применение «на земле» подобные СБ нашли в качестве элементов питания карманных микрокалькуляторов.

Данные элементы представляют собой гетероструктуру из тонких слоев p-CdTe / n-CdS (суммарная толщина 2-8 мкм) напыленных на стеклянную подложку (основу). Эффективность современных фотоэлектрических элементов данного типа равняется 15-17%. Основным (и фактически единственным) производителем СБ на основе теллурида кадмия является американская фирма FirstSolar, которая занимает 4-5% всего рынка.

К сожалению, есть проблемы с обоими элементами входящими в состав соединения CdTe. Кадмий – это экологически вредный тяжелый метал, который требует особых методов обращения и ставит сложный вопросутилизации старых изделий. В виду этого, законодательство многих стран ограничивает свободную продажу гражданам СБ этого типа (строятся только масштабных солнечных электростанций под гарантии утилизации от фирмы производителя). Второй элемент – теллур, довольно редко встречается в земной коре. Уже в настоящее время более половины всего добываемого теллура идет на изготовление солнечных панелей, а перспективы нарастить добычу – довольно призрачны.

Солнечные батареи на основе соединения медь-индий (галлий)-селен Cu(InGa)Se2 (иногда обозначаются как CIGS) являются новичками на рынке солнечной энергетики. Несмотря на то, что начало исследований элементов этого типа было положено еще в середине 70х, в настоящее время коммерческий выпуск в боле-менее солидных масштабах ведет всего лишь фирма SolarFrontierKKиз Японии. Отчасти это связано с технически сложным и дорогим процессом изготовления, хотя в некоторых (удачных!) случаях их эффективность может достигать 20%.

Несмотря на отсутствие экологически вредных элементов в составе этого соединения, значительному расширению производства данных солнечных модулей в будущем угрожает дефицит индия. Ведутся исследования с целью заменить дорогой In на более дешевые элементы и может быть скоро появятся новые изделия на основе соединения Cu2ZnSn(S,Se)4.

Фотоэлектрические модули на основе аморфного кремния a-Si:H. Тонкопленочные солнечные батареи могут быть построены также и на основе хорошо известного кремния, если удастся каким-либо образом улучшить его способности к поглощению солнечного света. Применяются две основные методики:

- увеличить путь прохождения фотонов посредством многократного внутреннего переотражения;

- использовать аморфный кремний (a-Si), обладающий гораздо большим коэффициентом поглощения чем обычный кристаллический кремний (с-Si).

По первому пути пошла австралийская фирма CSGSolarLtd, разработавшая СБ с эффективностью 10-13% при толщине слоя кремния всего 1,5 мкм. По второму – швейцарская OerlikonSolar (которую сейчас перекупили японцы), создавшая комбинированные солнечные панели на основе слоев аморфного и кристаллического кремния a-Si / с-Si эффективность которых также составляет 11-13%. Своеобразной особенностью СБ из аморфного кремния является снижение эффективности их работы при понижении температуры окружающего воздуха (у всех остальных - наоборот). Так, фирма производитель рекомендует устанавливать данные модули в странах с жарким климатом.

Концентраторные солнечные модули

Наиболее совершенные и самые дорогие на сегодняшний день солнечные модули обладают эффективностью фотоэлектрического преобразования до 44%. Они представляют собой многослойные структуры из разных полупроводников последовательно выращенных друг на друге слой за слоем. Наиболее успешной является структура состоящая из трех слоев: Ge (нижний полупроводник и подложка), GaAsи GaInP. Благодаря тому, что в подобной комбинации каждый отдельный полупроводниковый слой поглощает наиболее эффективно свой определенный диапазон солнечного спектра (определяемый шириной запрещенной зоны полупроводника), достигается наиболее полное поглощение солнечного света во всем диапазоне длин волн, недостижимое для СБ состоящих из одного типа полупроводника. К сожалению, процесс изготовления подобных многослойных полупроводниковых слоев очень сложен технически и, как следствие, весьма дорог.

Если солнечные батареи стоят очень дорого, фокусировка солнечного излучения на меньшей площади СБ может применяться как эффективный способ снижения финансовых затрат. Например, собрав при помощи линзы солнечный свет с 10 см2 и сфокусировав его на 1 см2 солнечной батареи, можно получить тоже количество электроэнергии, что и от элемента площадью 10 см2 без концентратора, но экономя при этом целых 90% площади! Но при этом, набор подобных ячеек (солнечная батарея + линза) должен быть смонтирован на подвижной механической системе, которая будет ориентировать оптику в направлении солнца в то время как оно движется по небу в течении дня, что увеличивает стоимость системы.

В настоящее время экономически оправдано использовать подобные дорогие концентраторные солнечные модули только в тех странах и регионах земного шара, где круглый год имеется в достатке прямое солнечное излучение (рассеянное излучение не может быть сфокусировано линзой). Так, французская фирма-производитель концентраторных СБ SOITEC устанавливает свои СБ в Калифорнии, ЮАР, на юге Франции (Прованс), в Испании.

Органические солнечные батареи и модули фотосенсибилизованные красителем

Но есть и новый тип тонкопленочных солнечных батарей, такой как сенсибилизированные красителем солнечные элементы, которые работают на совершенно ином принципе, чем все модули рассмотренные выше, на принципе больше напоминающем фотосинтез у растений. Но их пока нет в коммерческой продаже.

Трушин М.В. Ph.D

Из чего состоит солнечная батарея и как она устроена

Солнечные батареи, как инструмент получения альтернативной энергии, завоевывают популярность в Украине. Установить панели для личного пользования или продажи преобразованной электрической энергии может как предприятие, так и рядовой гражданин. Недешевое лет 5-7 назад оборудование сейчас достаточно быстро окупается потому что массовое производство фотомодулей во всем мире и усовершенствование технологии позволяет удешевить продукт, и владелец солнечной станции может начинает получать пассивный доход благодаря продаже излишков электроэнергии. В других странах предусмотрены налоговые льготы и компенсации. Ну а главное, что установка такой системы – это частичная компенсация или обретение полной энергетической независимости от центральных электросетей с их неизбежной стоимостью роста тарифов на электроэнергию для населения.

Но об этом в другой статье. А здесь мы хотим поговорить о строении фотоэлектрических панелей, которые собирают и трансформируют энергию солнца. Фотоэлектрический эффект был открыт Александром Беккерелем в 19 веке, однако в то время это была лишь теория. Спустя полвека был создан первый фотоэлемент, который сконструировал А. Столетов. Электрон в полупроводнике под воздействием фотона покидает совй атом в одном слое и через нагрузку (полезную работу можно так сказать) переходит в другой слой. Конечно в процессе есть определенные потери, и кроме этого первый материал ,это был селен, дава КПД около одного процента. Поэтому сама технология вышла из лабораторий и стала применяться уже когда нашли более эффективный материал для фотомодулей.

Так из чего сделана солнечная батарея? Знать это важно, так как состав и устройство панелей отличается. И именно элементы конструкции определяют ее эффективность. Специалисты компании GREEN SYSTEM отвечают на вопросы, которые наиболее часто нам задают на первой встрече заказчики.

Из чего состоит солнечная батарея?

В состав солнечной батареи входят:

кремниевые элементы;
алюминиевая рама;
закаленное стекло;
полимерная пленка;
распределительная коробка;
герметики.

Из чего сделана солнечная панель?

Такая панель состоит из множества фотоэлементов, объединенных в одну цепь. От числа, типа соединения, материала изготовления фотоэлементов зависит, сколько энергии сможет выдавать один модуль.

Изготавливаются фотоэлементы чаще всего из кремния. И хоть сегодня предлагаются инновационные материалы для производства солнечных панелей, кремний остается лидером производства. Кремний, получаемый из недр, имеет многочисленные примеси. Процесс очистки его до нужного состояния достаточно трудоемкий, но важный. Ведь от степени очистки кремния напрямую зависит КПД фотоэлементов. Это сказывается на стоимости солнечных батарей. Но и степень очистки – это еще не все.

Чтобы вам было понятнее, из чего делают солнечные батареи, важно отметить, что кремний бывает монокристаллическим и поликристаллическим.

Кремниевый монолит получается сложным технологическим путем. Очищенный кремний расплавляют. Из полученной массы выращивается цельный кристалл. По достижении им определенных размеров он режется на тончайшие пластины, которые и применяются в производстве фотоэлементов. Долгий, экономически затратный, сложный процесс. Используют его только потому, что солнечные батареи, получаемые из монокристаллического кремния, демонстрируют максимально возможную эффективность.

Поликристаллический кремний получается гораздо проще. Технология предусматривает использование сырья с присутствием примесей. Так как очистка не столь глубокая, стоимость производства гораздо ниже, чем в первом случае. Природный кремний расплавляется, доводится до парообразного состояния. Пары, поднимаясь вверх, охлаждаются. Кремниевый порошок осаждается, образуя равномерный слой. Пластины для солнечных панелей готовы.

Как соединяются фотоэлементы в панель?

Соединение кремниевых фотоэлементов в солнечной батарее может быть выполнено последовательным или параллельным способом. Технология соединения выбирается с учетом того, какие выходные параметры нужно повысить – ток, напряжение и мощность. Если элементы соединяются последовательно, повышается показатель напряжения. При параллельном соединении фотоэлементов увеличивается выходной ток. Когда стоит задача повысить и ток, и напряжение, используется комбинация двух способов. Важно, что при комбинированном соединении, если один солнечный элемент выходит из строя, вся цепочка сохраняет пропускную способность. Из этого следует, что комбинированный способ соединения повышает надежность всей панели.

Как защищена панель от внешних воздействий?

Соединенные в панель фотоэлементы с лицевой стороны защищены ударопрочным стеклом. Снизу конструкцию защищает специальная пленка. Чтобы соединить такой «пирог» в единое целое, используются герметики.

Для чего нужна распределительная коробка?

С задней части панели имеется распределительная коробка, защищенная от метеорологических проявлений корпусом. По сути, это переход от всех фотоэлементов к проводам, которые идут к контроллеру.

Какую роль играет в конструкции алюминиевая рама?

Рама из анодированного алюминия защищает панель от внешних воздействий, а также используется для фиксации ее на столе или иной конструкции. Анодированный алюминий выбран в качестве материала изготовления не случайно. Изделия из него получаются легкими и прочными. Жесткая рама не подвержена воздействию коррозии, способна выдерживать большие ветровые и статические нагрузки.

Эксперты нашей компании готовы более подробно рассказать вам, из чего состоит солнечная батарея. Чтобы узнать больше, свяжитесь с менеджером GREEN SYSTEM и закажите консультацию. Специалист расскажет о критериях выбора, параметрах расчета мощности панелей для конкретных целей.

Основы солнечных фотоэлектрических элементов | Министерство энергетики

Офис технологий солнечной энергии

Когда свет падает на фотогальванический (PV) элемент, также называемый солнечным элементом, этот свет может отражаться, поглощаться или проходить прямо через элемент. Фотоэлемент состоит из полупроводникового материала; «полу» означает, что он может проводить электричество лучше, чем изолятор, но не так хорошо, как металл. В фотоэлементах используется несколько различных полупроводниковых материалов.

Когда полупроводник подвергается воздействию света, он поглощает энергию света и передает ее отрицательно заряженным частицам в материале, называемому электронами. Эта дополнительная энергия позволяет электронам течь через материал в виде электрического тока. Этот ток извлекается через проводящие металлические контакты — сеткообразные линии на солнечных элементах — и затем может использоваться для питания вашего дома и остальной части электросети.

Эффективность фотоэлемента — это просто количество электроэнергии, выходящей из элемента, по сравнению с энергией падающего на него света, что показывает, насколько эффективно элемент преобразует энергию из одной формы в другую. Количество электроэнергии, вырабатываемой фотоэлементами, зависит от характеристик (таких как интенсивность и длина волны) доступного света и множества рабочих характеристик элемента.

Важным свойством фотоэлектрических полупроводников является ширина запрещенной зоны, которая указывает, какие длины волн света материал может поглощать и преобразовывать в электрическую энергию. Если ширина запрещенной зоны полупроводника соответствует длинам волн света, падающего на фотоэлектрическую ячейку, то эта ячейка может эффективно использовать всю доступную энергию.

Узнайте больше о наиболее часто используемых полупроводниковых материалах для фотоэлементов.

Кремний

Кремний, безусловно, является наиболее распространенным полупроводниковым материалом, используемым в солнечных элементах, что составляет примерно 9Сегодня продано 5% модулей. Это также второй по распространенности материал на Земле (после кислорода) и самый распространенный полупроводник, используемый в компьютерных чипах. Элементы кристаллического кремния состоят из атомов кремния, соединенных друг с другом в кристаллическую решетку. Эта решетка обеспечивает организованную структуру, которая делает преобразование света в электричество более эффективным.

Солнечные элементы, изготовленные из кремния, в настоящее время обеспечивают сочетание высокой эффективности, низкой стоимости и длительного срока службы. Ожидается, что модули прослужат 25 и более лет, по истечении этого времени производя более 80% своей первоначальной мощности.

Тонкопленочные фотоэлектрические элементы

Тонкопленочные солнечные элементы изготавливаются путем нанесения одного или нескольких тонких слоев фотоэлектрического материала на поддерживающий материал, такой как стекло, пластик или металл. Сегодня на рынке представлены два основных типа тонкопленочных фотоэлектрических полупроводников: теллурид кадмия (CdTe) и диселенид меди-индия-галлия (CIGS). Оба материала можно наносить непосредственно на переднюю или заднюю поверхность модуля.

CdTe является вторым наиболее распространенным фотоэлектрическим материалом после кремния, и элементы CdTe можно изготавливать с использованием недорогих производственных процессов. Хотя это делает их экономически эффективной альтернативой, их эффективность все еще не так высока, как у кремния. Ячейки CIGS обладают оптимальными свойствами для фотоэлектрического материала и высокой эффективностью в лаборатории, но сложность, связанная с объединением четырех элементов, делает переход от лаборатории к производству более сложным. И CdTe, и CIGS требуют большей защиты, чем кремний, чтобы обеспечить длительную работу на открытом воздухе.

Перовскитные фотоэлектрические элементы

Перовскитные солнечные элементы представляют собой тип тонкопленочных элементов и названы в честь их характерной кристаллической структуры. Ячейки перовскита состоят из слоев материалов, которые печатаются, покрываются или наносятся вакуумным способом на нижележащий поддерживающий слой, известный как подложка. Как правило, они просты в сборке и могут достигать эффективности, аналогичной кристаллическому кремнию. В лаборатории эффективность солнечных элементов на основе перовскита улучшилась быстрее, чем у любого другого фотоэлектрического материала, с 3% в 2009 году.до более чем 25% в 2020 году. Чтобы быть коммерчески жизнеспособными, перовскитные фотоэлементы должны стать достаточно стабильными, чтобы выдержать 20 лет на открытом воздухе, поэтому исследователи работают над тем, чтобы сделать их более долговечными и разработать крупномасштабные и недорогие технологии производства.

Органические фотоэлектрические элементы

Органические фотоэлектрические элементы, или OPV, состоят из богатых углеродом (органических) соединений и могут быть адаптированы для улучшения определенных функций фотоэлектрических элементов, таких как ширина запрещенной зоны, прозрачность или цвет. Ячейки OPV в настоящее время примерно вдвое менее эффективны, чем ячейки из кристаллического кремния, и имеют более короткий срок службы, но могут быть менее дорогими в производстве в больших объемах. Их также можно наносить на различные вспомогательные материалы, такие как гибкий пластик, благодаря чему OPV можно использовать в самых разных целях. PV

Квантовые точки

Солнечные элементы с квантовыми точками проводят электричество через мельчайшие частицы различных полупроводниковых материалов размером всего в несколько нанометров, называемые квантовыми точками. Квантовые точки обеспечивают новый способ обработки полупроводниковых материалов, но между ними трудно создать электрическую связь, поэтому в настоящее время они не очень эффективны. Однако их легко превратить в солнечные батареи. Их можно наносить на подложку с помощью метода центрифугирования, распыления или рулонных принтеров, подобных тем, которые используются для печати газет.

Квантовые точки бывают разных размеров, а их ширина запрещенной зоны настраивается, что позволяет им собирать свет, который трудно улавливать, и сочетать их с другими полупроводниками, такими как перовскиты, для оптимизации производительности многопереходного солнечного элемента (подробнее об этом ниже).

Многопереходные фотоэлектрические элементы

Еще одна стратегия повышения эффективности фотоэлектрических элементов заключается в наслоении нескольких полупроводников для создания многопереходных солнечных элементов. Эти ячейки, по сути, представляют собой стопки различных полупроводниковых материалов, в отличие от ячеек с одним переходом, которые имеют только один полупроводник. Каждый слой имеет разную ширину запрещенной зоны, поэтому каждый из них поглощает разную часть солнечного спектра, что позволяет лучше использовать солнечный свет, чем ячейки с одним переходом. Многопереходные солнечные элементы могут достигать рекордных уровней эффективности, потому что свет, который не поглощается первым слоем полупроводника, улавливается слоем под ним.

В то время как все солнечные элементы с более чем одной запрещенной зоной являются многопереходными солнечными элементами, солнечный элемент с ровно двумя запрещенными зонами называется тандемным солнечным элементом. Многопереходные солнечные элементы, объединяющие полупроводники из столбцов III и V в периодической таблице, называются многопереходными солнечными элементами III-V.

Многопереходные солнечные элементы продемонстрировали КПД выше 45%, но они дороги и сложны в производстве, поэтому они предназначены для исследования космоса. Военные используют солнечные элементы III-V в беспилотниках, и исследователи изучают другие способы их применения, где ключевым фактором является высокая эффективность.

Концентрация Фотогальваника

Концентрация PV, также известная как CPV, фокусирует солнечный свет на солнечный элемент с помощью зеркала или линзы. Фокусируя солнечный свет на небольшой площади, требуется меньше фотоэлектрического материала. Фотоэлектрические материалы становятся более эффективными по мере того, как свет становится более концентрированным, поэтому самая высокая общая эффективность достигается с помощью ячеек и модулей CPV. Однако требуются более дорогие материалы, технологии производства и возможность отслеживать движение солнца, поэтому демонстрация необходимого преимущества по стоимости по сравнению с современными кремниевыми модулями большого объема стала сложной задачей.

Узнайте больше об исследованиях в области фотоэлектричества в офисе технологий солнечной энергии, ознакомьтесь с этими информационными ресурсами солнечной энергии и узнайте больше о том, как работает солнечная энергия.

Как вообще делаются солнечные панели?

Несмотря на огромный источник энергии, сияющий в небе, отрицатели продолжают спорить и преуменьшать достоинства солнечной энергии и других возобновляемых источников энергии, снова и снова задавая одни и те же вопросы: насколько эффективна солнечная энергия? Разве это не дороже? Что происходит, когда солнце садится или становится облачно?

Мы уже развенчивали эти мифы, но нам всегда задают застенчивый вопрос: Хорошо, но из чего сделаны солнечные панели и не вредим ли мы климату, создавая их?

Не нужно быть застенчивым. Это немного сложно!

Во-первых, это сама панель.

Большие черные солнечные панели, которые вы видите в домах и на предприятиях, состоят из множества солнечных элементов (или фотоэлектрических элементов), изготовленных из кремниевых полупроводников, которые поглощают солнечный свет и создают электрический ток. Эти отдельные ячейки соединены вместе, чтобы сделать одну солнечную панель.

Если вы хотите получить еще больше технических знаний, вы можете взглянуть на структуру этих отдельных солнечных элементов. Они сделаны из двух типов полупроводников: положительного (p-типа) и отрицательного (n-типа) слоев кремния.

В то время как слой кремния n-типа имеет дополнительные электроны, которые могут перемещаться относительно свободно, слой p-типа имеет электронные вакансии, называемые дырками. Когда вы соединяете слои вместе, электроны начинают переходить из n-типа в p-тип, который образует особый контакт и создает в материале электрический потенциал. Когда солнечный свет попадает на это соединение, фотон может выбить электрон и оставить после себя дыру. По мере того, как все больше электронов заполняют вновь созданные дырки, свободные электроны начинают собираться на полюсе. Собранные электроны затем проходят через проводник, и возникает электрический ток.

Почему кремний?

В 1940-х годах исследователь из Bell Labs по имени Рассел Ол обнаружил функциональность PN-перехода и то, что кремний — элемент, обнаруженный в песке и второй по распространенности элемент в земной коре после кислорода — проявляет свойства, способствующие формированию данного стыка.

Ученые продолжали работать над открытием Оля, и в 1954 году Bell Labs представила первый современный солнечный элемент.

Демонстрация вдохновила статью New York Times 1954 года, в которой предсказывалось, что солнечные элементы в конечном итоге приведут к «осуществлению одной из самых заветных мечтаний человечества — использованию почти безграничной энергии солнца».

В настоящее время фотоэлектрические (PV) элементы в основном производятся серийно и вырезаются с помощью лазеров, что далеко от их скромного происхождения.

Далее инвертор. Солнечные элементы собирают солнечную энергию и превращают ее в электричество постоянного тока. Однако в большинстве домов и предприятий используется переменный ток (AC). Инверторы превращают электричество постоянного тока от солнечных батарей в пригодное для использования электричество переменного тока.

Наконец, есть система крепления , позволяющая держать все это на крыше или надежно закреплять на земле. Как правило, в северном полушарии солнечные панели должны быть обращены на юг и устанавливаться под углом 30 или 45 градусов, в зависимости от расстояния от экватора. Фиксированные крепления удерживают панели на месте, но также доступны крепления на гусеницах, которые «следуют» за солнцем в течение дня, хотя обычно они дороже.

Итак, насколько все это зелено?

Да, это правда, что при производстве солнечных панелей образуется углекислый газ, как и при производстве большинства вещей. Есть также некоторая законная озабоченность по поводу утилизации солнечных батарей.

Но по мере того, как производство солнечных панелей становится более эффективным, его углеродный след значительно сокращается. В исследовании 2016 года сообщается , что общие производимые выбросы снижались на 17–24 процента каждый раз, когда мощность установки удваивалась за последние 40 лет.

И общие выбросы парниковых газов, связанные с солнечной энергией, по-прежнему (что неудивительно) намного ниже, чем при использовании угля или природного газа. Сами солнечные панели могут работать десятилетиями без особого обслуживания, а поскольку их детали не изнашиваются быстро, хорошо известно, что фотоэлектрические панели продолжают производить чистую электроэнергию намного дольше, чем их часто длительные гарантии, хотя иногда с немного меньшей эффективностью по сравнению с годами. исчезают от одного к другому.

По окончании срока службы панели некоторые производители предлагают своим клиентам глобальные программы утилизации.

Исследование Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL), проведенное в июне 2012 года, в котором изучались скорости фотоэлектрической деградации около 2 000 солнечных установок за период в 40 лет, показало, что средняя солнечная система теряет всего 0,5 процента своей выходной мощности в год. Таким образом, к концу типичной 25-летней гарантии солнечные панели на вашей крыше все еще могут работать примерно на 87 процентов от своей первоначальной мощности.

Кроме того, с ростом популярности солнечной энергии ожидается, что программы и компании по переработке отходов будут расти и становиться более надежными в будущем.