태양광 패널의 에너지 효율성. 가정용 태양광 패널(배터리)

추가된 날짜: 2015년 4월 30일

오늘날, 특히 태양 에너지를 사용하는 재생 에너지는 매우 집중적으로 발전하고 있습니다. 이와 관련하여 방법 및 장치에 대한 적극적인 검색이 계속되어 태양 에너지를 전기로 가장 효율적으로 변환할 수 있는 기존 시스템의 생산성을 높입니다. 여기에서 두 가지 방향, 즉 태양 복사를 전류로 직접 변환하고 태양 에너지를 열로, 그 다음 기계 작업으로, 그리고 나서 전기로 다중 변환을 구별할 수 있습니다. 두 번째 방향에서 더 나은 결과가 달성되었지만 집광기, 터빈 또는 스털링 엔진이 있는 산업용 태양열 발전소는 태양 에너지 변환에 탁월한 효율성을 보여줍니다. 따라서 뉴멕시코에서 운영되는 태양열 집열기와 스털링 엔진이 있는 태양광 발전소에서 방향 시스템 등의 에너지 소비량을 고려하여 출력 효율을 얻었습니다(31.25%).

그러나 이러한 태양광 발전소는 매우 복잡하고 고가이며 일사량이 매우 높은 조건에서 효과적이며 아직 세계적으로 충분한 개발을 받지 못했습니다. 따라서 태양 복사의 직접 변환기 - 태양 전지 패널 , 설치 및 적용 범위 측면에서 태양 에너지 세계에서 선도적인 위치를 차지합니다. 오늘날 직렬 산업용 태양 전지판의 생산성은 기술에 따라 7%에서 20% 사이입니다. 기술은 멈추지 않고 개발 및 개선되며 새로운 셀이 이미 개발 및 테스트되고 있으며 기존 셀보다 생산성이 두 배 이상 높습니다. 태양광 패널, 기술 및 생산성의 주요 개발 방향을 간략하게 살펴보겠습니다.

최신 직렬 광모듈의 대다수 태양광 변환기 셀은 단결정(C-Si) 또는 다결정(MC-Si) 실리콘으로 만들어집니다. 현재까지 이러한 실리콘 광전지 모듈은 광전지 변환기 시장의 약 90%를 차지하며 그 중 약 2/3는 다결정 실리콘이고 1/3은 단결정입니다. 다음으로 다양한 기판에 감광성 물질을 증착하거나 증착하는 방법으로 박막 기술을 사용하여 광전지를 만드는 태양광 모듈이 있습니다. 이러한 요소로 만든 모듈의 중요한 이점은 실리콘 웨이퍼에 비해 재료가 약 100배 적기 때문에 생산 비용이 저렴하다는 것입니다. 그리고 지금까지 가장 적게 대표되는 것은 소위 탠덤 또는 다중 접합 셀의 다중 접합 태양 전지입니다.

다양한 기술의 태양광 패널 시장 점유율:

실리콘 결정질 광모듈.

오늘날 실리콘 모듈 셀의 효율은 약 15~20%(다결정 - 단결정)입니다. 이 지표는 곧 전체적으로 몇 퍼센트 증가할 수 있습니다. 예를 들어, 세계 최대의 결정질 실리콘 모듈 제조업체 중 하나인 SunTech Power는 향후 2년 내에 22%의 효율을 가진 태양광 모듈을 출시할 계획이라고 발표했습니다. 단결정 셀의 기존 실험실 샘플은 25%, 다결정 - 20.5%의 생산성을 보여줍니다. 실리콘 단일 접합(p-n) 요소의 이론상 최대 효율은 33.7%입니다. 도달할 때까지 제조업체의 주요 임무는 셀의 효율성을 높이는 것 외에도 생산 기술을 개선하고 광모듈 비용을 줄이는 것입니다.

탠덤 다층 전지와 유사한 여러 층의 실리콘을 사용하는 HIT 기술(진성 박막 이종 접합)을 사용하여 제조된 Sanyo 광모듈이 별도로 배치되어 있습니다. 단결정 C-Si 및 여러 층의 나노결정 nc-Si에서 이러한 요소의 효율은 23%입니다. 이것은 나노 태양전지의 일종인 직렬 결정 모듈의 셀에 대한 최고 효율 지수입니다.

박막 태양 전지판 효율성.

이 이름은 몇 가지 다른 기술을 나타내며 그 성능에 대해 간략하게 설명합니다. 현재 무기 필름 태양 전지에는 세 가지 주요 유형이 있습니다. 비정질 실리콘 기반 실리콘 필름(a-Si), 카드뮴 텔루라이드 기반 필름(CdTe), 구리-인듐-갈륨 셀레나이드(CuInGaSe2 또는 CIGS) 필름입니다. 비정질 실리콘 기반의 최신 박막 태양전지 효율은 약 10%, 카드뮴 텔루라이드 기반 광모듈 - 10-11%(First Solar), 구리-인듐-갈륨 셀레나이드 기반 - 12-13%(일본 태양광 모듈 솔라 프론티어). 사전 시리즈 셀에 대한 효율성 지표: CdTe는 15.7%(MiaSole 모듈)의 효율성을, CIGS 셀은 18.7%(EMPA)의 효율성을 갖습니다. 개별 박막 태양 전지의 효율은 훨씬 더 높습니다. 예를 들어 비정질 실리콘 전지의 실험실 샘플 성능에 대한 데이터 - 12.2%(United Solar), CdTe 전지 - 17.3%(First Solar), CIGS 전지 - 20.5 %(ZSW). 지금까지 비정질 실리콘 박막을 기반으로 한 태양광 변환기는 다른 박막 기술 중에서 생산 측면에서 주도하고 있습니다. 박막 Si 원소의 세계 시장 규모는 약 80%이며, 카드뮴 텔루라이드 기반 태양 전지는 약 80%입니다. 시장의 18%, 구리-인듐-갈륨 셀레나이드 - 2% 시장. 이는 무엇보다도 다층 구조에 비해 특성의 안정성이 높을 뿐만 아니라 원재료의 비용과 가용성이 높기 때문입니다. 결국 규소는 지각에서 가장 흔한 원소 중 하나인 반면 인듐(CIGS 원소)과 텔루르(CdTe 원소)는 소량으로 흩어져 채굴된다. 또한 카드뮴(CdTe 원소)은 독성이 있지만 이러한 태양광 모듈의 모든 제조업체는 해당 제품의 완전한 폐기를 보장합니다. 또한, 박막 모듈의 소자의 열화 과정은 크리스탈 셀보다 빠르게 진행됩니다. 무기 박막 기반 광전 변환 장치의 추가 개발은 생산 기술의 향상 및 매개 변수의 안정화와 관련이 있습니다.

박막 태양 전지에는 또한 유기/고분자 박막 감광 ​​요소와 감광 염료가 포함됩니다. 이 방향에서 태양 전지의 상업적 사용은 여전히 ​​제한적이며 모든 것이 실험실 단계이며 미래의 대량 생산 기술을 향상시키는 데 있습니다. 독일 회사 Heliatek - 10.7%, 캘리포니아 대학 UCLA - 10.6%와 같이 여러 출처에서 유기 변환기의 요소 효율성이 10% 이상 달성되었다고 발표했습니다. EPFL 연구소의 과학자 그룹은 감작 염료로 만든 세포에 대해 12.3%의 효율을 얻었습니다. 일반적으로 유기 박막 소자의 방향과 감광성 염료가 가장 유망한 방향 중 하나로 간주됩니다. Konarka, Dyesol, Solarmer Energy와 같은 가까운 장래에 고효율 및 저렴한 태양열 변환기로 사용 가능한 모든 표면을 덮고, 실험실의 벽을 넘어서는 기술, 또 다른 효율성 기록을 달성하는 것에 대한 성명이 정기적으로 발표됩니다. 작업은 특성의 안정성을 개선하고 기술 비용을 줄이는 데 중점을 둡니다.

다중 접합(다층, 탠덤) 태양 전지판 특성.

이러한 요소의 셀에는 여러 pn 접합을 형성하는 다양한 재료의 레이어가 포함되어 있습니다. 이상적인 태양 전지는 이론적으로 수백 개의 서로 다른 층(p-n 접합)이 있어야 하며, 각각은 자외선에서 적외선에 이르는 전체 스펙트럼에 걸쳐 작은 범위의 광 파장으로 조정됩니다. 각 전이는 특정 파장의 태양 복사를 흡수하여 전체 스펙트럼을 덮습니다. 이러한 원소의 주요 재료는 갈륨(Ga) 화합물 - 갈륨 인듐 인화물, 갈륨 비소 등입니다.

전체 태양 스펙트럼을 변환하기 위한 특정 솔루션 중 하나는 햇빛을 다양한 범위의 복사 변환을 갖는 단일 접합 요소에 집중된 스펙트럼으로 분해하는 프리즘을 사용하는 것입니다. 다중접합 태양전지 분야의 연구가 20년 동안 진행되어 왔으며 이러한 전지의 광모듈이 우주에서 성공적으로 작동되고 있음에도 불구하고(미르 기지의 태양전지, 화성탐사로버 등), 실제 지상 사용이 시작되었습니다.비교적 최근. 이러한 요소를 기반으로 한 최초의 상용 제품은 몇 년 전에 시장에 출시되어 우수한 결과를 보여주었고 이 방향에 대한 연구가 지속적으로 주목받고 있습니다. 사실 2층 전지의 이론적인 효율은 42% 효율, 3층 전지 49%, 무한층의 전지(집중되지 않은 태양광의 68%)가 될 수 있습니다. 무한한 층이 있는 셀의 생산성 한계는 집중 태양 복사를 사용할 때 86.8%입니다. 현재까지 다중 접합 전지의 실제 효율 결과는 초점이 맞지 않는 햇빛에서 30% 정도입니다. 이것은 그러한 셀의 생산 비용을 보상하기에 충분하지 않습니다. 다중 접합 셀의 비용은 동일한 면적의 실리콘 셀의 비용보다 약 100배 높기 때문에 집광기는 다중 접합에서 모듈 설계에 사용됩니다. 500~1000배 빛을 집중시키는 접합 셀. 프레넬 렌즈와 포물면 거울 형태의 집광기는 세포 면적의 1000배에 달하는 면적에서 햇빛을 모읍니다. 집광기(CPV)를 사용하는 다중 접합 셀의 총 광모듈 비용은 저렴한 렌즈와 기판으로 인해 비용이 크게 절감되어 셀 자체 제조 비용이 많이 드는 것을 상쇄합니다. 동시에 세포 생산성이 최대 40% 증가합니다.

태양광 패널 사양. 예를 들어, SolFocus의 5.5mm x 5.5mm 셀은 집광기를 사용할 때 40%의 효율을 보입니다. CPV 시스템의 평균 셀 크기는 5.5mm x 5.5mm에서 1cm x 1cm 범위입니다. 1cm를 생산하는 데 필요한 것은 무엇입니까? 셀은 비슷한 생산성의 결정질 실리콘 셀에 비해 1/1000 원료가 필요합니다. 다중 접합 셀이 최대 효율로 작동하려면 일정한 고강도 태양 복사가 필요하며 이를 위해 CPV 시스템의 2축 배향 시스템이 사용됩니다. 집광기가 있는 다중 접합 셀의 모듈을 기반으로 하는 태양광 발전소를 배치하는 장소는 일사량이 높은 지역입니다.

집광기를 사용하여 실험실 조건에서 얻은 다중 접합 전지의 최대 효율은 현재 43.5%(Solar Junction)이며 향후 몇 년 동안 50%로 증가할 것으로 예상됩니다.

보시다시피 오늘날에는 다양한 기술을 사용하여 제조되는 생산성이 높은 태양 전지가 있으며 제조업체의 주요 임무는 최종 제품의 비용을 줄이고 대량 생산을 위해 실험실 연구를 적용하는 것입니다. 박막형 태양전지는 원자재 소모가 적음에도 불구하고 생산 기술 자체가 에너지 집약적이기 때문에 다양한 형태의 일부 부품 비용이 상당히 높습니다. 매개변수의 장기적 안정성은 여전히 ​​의문의 여지가 있습니다. 다중 접합 태양 전지는 여전히 매우 비싸고 최대 효율을 위해서는 증가된 태양 복사 농도가 필요합니다. 따라서 가까운 장래에 결정질 실리콘 셀은 가격이 하락하면서 태양광 변환기 시장에서 선도적인 위치를 차지하게 될 것입니다. 그것들은 폴리머 반도체나 감광성 염료로 만들어질 수 있는 효율적이고 저렴한 박막 모듈로만 대체될 것입니다. 그러나 이런 저런 기술의 발전에 대한 예측은 고마운 일이 아닙니다. 기다려 봐.

오늘날 시장에서 구할 수 있는 여러 가지 방법 중 태양 전지 사이의 효율성에 대한 기록 보유자는 독일 Fraunhofer Society의 태양 에너지 시스템 연구소에서 개발한 다층 광전지 기반 태양 전지입니다. 2005년부터 Soitec은 이를 상용화하고 있습니다.

태양 전지 자체의 크기는 4mm를 초과하지 않으며 보조 집광 렌즈를 사용하여 태양 전지에 태양광을 집중시키므로 포화된 태양광이 최대 47%의 효율로 전기로 변환됩니다.

배터리에는 4개의 p-n 접합이 포함되어 있어 광전지의 4개 섹션이 적외선에서 자외선까지의 파장 범위에서 297.3배로 집중된 햇빛으로부터 특정 파장의 복사선을 효율적으로 수신하고 변환할 수 있습니다.

Frank Dimiroth가 이끄는 연구원은 처음에 다층 결정을 성장시키는 과제를 스스로 설정했고 해결책이 발견되었습니다. 성장 기판을 접합했으며 결과적으로 4개의 광전지 서브셀이 있는 다양한 반도체 층으로 결정이 얻어졌습니다.

다층 태양광 전지는 오랫동안 우주선에 사용되어 왔지만 이제 이를 기반으로 하는 태양광 발전소가 이미 18개국에서 발사되었습니다. 이는 기술 비용의 개선 및 절감으로 인해 가능합니다. 그 결과, 신규 태양광 발전소를 공급하는 국가의 수가 증가하고 산업용 태양광 시장에서 경쟁이 심화되는 추세입니다.

2위는 효율이 44.4%에 달하는 3층 Sharp 광전지를 기반으로 하는 태양광 패널입니다. 인듐 갈륨 인화물은 태양 전지의 첫 번째 층이고 갈륨 비소는 두 번째 층이며 인듐 갈륨 비화물은 세 번째 층입니다. 3개의 층은 터널 효과를 달성하는 역할을 하는 유전체에 의해 분리됩니다.

광전지에 대한 빛의 집중은 독일 개발자와 마찬가지로 프레넬 렌즈 덕분에 달성됩니다. 태양 빛은 302배 집중되고 3층 반도체 광전지에 의해 변환됩니다.

Sharp는 2003년부터 연구 개발과 산업, 에너지 및 환경 기술의 보급을 촉진하는 일본 공공 행정 기관인 NEDO의 지원을 받아 이 기술을 개발하기 위한 과학적 연구를 지속적으로 수행해 왔습니다. 2013년까지 Sharp는 44.4%의 기록을 달성했습니다.

Sharp가 2년 전인 2011년에 미국 회사인 Solar Junction은 이미 유사한 배터리를 출시했지만 효율이 43.5%로 5mm x 5mm 크기의 요소가 있으며 초점도 렌즈로 수행되어 태양의 빛을 400번. 광전지는 게르마늄을 기반으로 한 3접점이었고 스펙트럼을 더 잘 포착하기 위해 5접점과 6접점 광전지를 만들 계획도 있었습니다. 현재까지 회사에서 연구를 수행하고 있습니다.

따라서 유럽, 아시아 및 미국에서 생산되는 집광기와 결합하여 만든 태양 전지판은 가장 높은 기록 효율을 보입니다. 그러나 이러한 배터리는 주로 대규모 지상 기반 태양광 발전소 건설과 우주선의 효율적인 전원 공급을 위해 만들어집니다.

최근 주택 지붕과 같이 공급을 원하는 대부분의 사람들이 이용할 수 있는 기존 소비자용 태양광 패널 분야에서 기록을 세웠습니다.

2015년 중순, Elon Musk의 회사인 SolarCity는 효율성이 22%를 초과하는 가장 효율적인 소비자용 태양 전지판을 도입했습니다.

이 지표는 재생 에너지 테스트 센터의 실험실에서 수행한 측정으로 확인되었습니다. Buffalo 공장은 이미 일일 생산 목표를 9,000~10,000개의 태양광 패널로 설정하고 있으며 정확한 사양은 아직 발표되지 않았습니다. 이 회사는 이미 연간 최소 20만 가구에 배터리를 공급할 계획입니다.

사실 최적화된 기술 프로세스를 통해 기업은 생산 비용을 크게 절감하는 동시에 광범위한 소비자용 실리콘 태양 전지판에 비해 효율성을 2배 높일 수 있었습니다. 머스크는 자신의 태양 전지판이 가까운 장래에 주택 소유자들에게 가장 인기가 많을 것이라고 확신합니다.

끊임없이 찾는 사람들을 만나는 데 관심이 있습니다. 그 중에는 전기차를 좋아하는 제 동료 알렉산더도 있습니다. 여기에서 개발 및 우크라이나 전기 자동차 함대의 구성에 대한 정보를 찾을 수 있습니다. 하지만 이상하게도 그는 전기차 외에 고효율 태양광 패널에도 관심을 갖고 있다.

그에게 질문을 한 후, 나는 약간의 땀을 흘려야했고 이것이 결과였습니다.

실리콘 결정질 광모듈

오늘날 실리콘 모듈 셀의 효율은 약 15~20%(다결정 - 단결정)입니다. 이 수치는 곧 몇 퍼센트까지 증가할 수 있습니다. 예를 들어, 세계 최대의 결정질 실리콘 모듈 제조업체 중 하나인 SunTech Power는 2년 내에 22% 효율의 PV 모듈을 시장에 출시할 계획이라고 발표했습니다.

단결정 셀의 기존 실험실 샘플은 25%, 다결정 - 20.5%의 생산성을 보여줍니다. 실리콘 단일 접합(p-n) 요소의 이론상 최대 효율은 33.7%입니다. 도달할 때까지 제조업체의 주요 임무는 셀의 효율성을 높이는 것 외에도 생산 기술을 개선하고 광모듈의 비용을 줄이는 것입니다.

탠덤 다층 전지와 유사한 여러 층의 실리콘을 사용하는 HIT 기술(진성 박막 이종 접합)을 사용하여 제조된 Sanyo 광모듈이 별도로 배치되어 있습니다. 단결정 C-Si 및 여러 층의 나노결정 nc-Si에서 이러한 요소의 효율은 23%입니다. 이것은 오늘날 직렬 결정질 모듈의 가장 높은 전지 효율입니다.

박막 태양 전지판

이 이름으로 몇 가지 다른 기술이 개발되었으며 그 성능은 다음과 같습니다.

오늘날 무기 필름 태양 전지에는 세 가지 주요 유형이 있습니다. 비정질 실리콘 기반 실리콘 필름(a-Si), 카드뮴 텔루라이드 기반 필름(CdTe), 구리-인듐-갈륨 셀레나이드(CuInGaSe2 또는 CIGS) 필름입니다.

비정질 실리콘 기반의 최신 박막 태양전지 효율은 약 10%, 카드뮴 텔루라이드 기반 광모듈 - 10-11%(First Solar에서 제조), 구리-인듐-갈륨 셀레나이드 기반 - 12-13%(일본어 태양광 모듈 SOLAR FRONTIER) . 직렬 셀의 효율성 지표: CdTe의 효율성은 15.7%(MiaSole 모듈)이고 스위스에서 생산된 CIGS 셀은 18.7%(EMPA)입니다.

개별 박막 태양 전지의 효율은 훨씬 더 높습니다. 예를 들어 비정질 실리콘 전지의 실험실 샘플 성능에 대한 데이터 - 12.2%(United Solar), CdTe 전지 - 17.3%(First Solar), CIGS 전지 - 20.5 %(ZSW). 지금까지 비정질 실리콘 박막을 기반으로 한 태양광 변환기는 다른 박막 기술 중에서 생산 측면에서 주도하고 있습니다. 박막 Si 원소의 세계 시장 규모는 약 80%이며, 카드뮴 텔루라이드 기반 태양 전지는 약 80%입니다. 시장의 18%, 구리-인듐-갈륨 셀레나이드 - 2% 시장.

이는 무엇보다도 다층 구조에 비해 특성의 안정성이 높을 뿐만 아니라 원재료의 비용과 가용성이 높기 때문입니다. 규소는 지각에서 가장 흔한 원소 중 하나이며 인듐(CIGS 원소)과 텔루르(CdTe 원소)는 소량으로 흩어져 채굴됩니다. 또한 카드뮴(CdTe 원소)은 독성이 있지만 대부분의 이러한 태양 전지 패널 제조업체는 제품의 완전한 재활용을 보장합니다.

무기 박막 기반 광전 변환 장치의 추가 개발은 생산 기술의 향상 및 매개 변수의 안정화와 관련이 있습니다.

다만, 특성의 안정성과 상대적으로 저렴한 가격으로 인해 비정질 실리콘 기반의 태양전지가 선호되고 있다. 그러나 효율성은 우리가 볼 수 있듯이 12.2%를 넘지 않습니다.

지금까지 실험실 조건에서 더 나은 결과를 얻었습니다. 예를 들어 스위스 국립 재료, 과학 및 기술 연구소 EMPA의 엔지니어 개발을 들 수 있으며, 이들은 차세대 박막 태양 전지판으로 작업하여 고효율 비율(20.4%)을 달성했습니다. 새로운 패널은 복합 화합물 CIGS 또는 구리 인듐 갈륨(디) 셀렌(구리-인듐-갈륨-(디) 셀레나이드)의 유연한 폴리머를 기반으로 합니다.

태양계에 종사하는 현대 연구원들은 지속적으로 태양 전지판의 효율성에 대해 논의하고 있습니다. 이것은 효율성과 성과 수준을 판단하는 주요 기준 중 하나입니다. 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 비용이 패널에 여전히 높기 때문에 제조업체는 패널을 더 효율적으로 만드는 방법에 대해 걱정하고 있습니다.

전지에 들어가는 총 태양복사 전력의 약 20%는 셀 면적 1㎡당 발생하는 것으로 알려져 있다. 동시에, 우리는 항상 그런 것은 아니지만 가장 유리한 기후와 기상 조건에 대해 이야기하고 있습니다. 따라서 지표를 높이려면 많은 태양 전지판을 설치해야합니다. 이것은 항상 편리한 것은 아니며 비용은 "페니"로 날아갑니다. 따라서 이러한 대체 에너지원의 사용이 얼마나 편리한지, 미래에 어떤 전망이 있는지 이해하는 것이 필요합니다.

따라서 배터리의 효율성은 배터리가 실제로 생성하는 전위의 양으로 백분율로 표시됩니다. 이를 계산하려면 전기 에너지의 전력을 태양 전지판 표면에 떨어지는 태양 에너지의 전력으로 나눌 필요가 있습니다.

이제 이 수치는 12%에서 25% 사이입니다. 실제로는 날씨와 기후 조건을 감안할 때 15를 넘지 않습니다. 그 이유는 태양 전지를 만드는 재료 때문입니다. 제조의 주요 "원료"인 실리콘은 UV 스펙트럼을 흡수하는 능력이 없으며 적외선으로 만 작동 할 수 있습니다. 불행히도 이러한 결핍으로 인해 우리는 UV 스펙트럼의 에너지를 낭비하고 제대로 사용하지 못합니다.

효율성과 재료 및 기술의 관계

태양 전지판은 어떻게 작동합니까? 반도체의 특성을 기반으로 합니다. 그들에게 떨어지는 빛은 원자의 외부 궤도에 위치한 전자 입자에 의해 녹아웃을 생성합니다. 많은 수의 전자는 폐쇄 회로 조건에서 전류 전위를 생성합니다.

정상적인 전원 표시기를 제공하려면 하나의 모듈로 충분하지 않습니다. 패널이 많을수록 배터리에 전기를 공급하여 축적되는 라디에이터의 작동이 더 효율적입니다. 바로 이 이유 때문에 태양광 패널의 효율성은 설치된 모듈의 수에 따라 달라집니다. . 그것들이 많을수록 더 많은 태양 에너지를 흡수하고 전력 지수는 한 차원 높아집니다.

배터리 효율을 높일 수 있습니까? 이러한 시도는 제작자에 의해 한 번 이상 이루어졌습니다. 미래의 탈출구는 여러 재료와 그 레이어로 구성된 요소를 생산하는 것일 수 있습니다. 모듈이 다른 유형의 에너지를 흡수할 수 있는 방식으로 재료를 따릅니다.

예를 들어, 한 물질이 UV 스펙트럼에서 작동하고 다른 물질이 적외선 스펙트럼에서 작동하면 태양 전지의 효율이 크게 증가합니다. 이론의 수준에서 생각하면 가장 높은 효율은 약 90 %의 지표가 될 수 있습니다.

또한 실리콘의 종류는 모든 태양계의 효율에 큰 영향을 미칩니다. 원자는 여러 가지 방법으로 얻을 수 있으며 이를 기반으로 하는 모든 패널은 세 가지 종류로 나뉩니다.

• 다결정;
• 의 요소.

태양 전지는 단결정으로 생산되며 효율은 약 20%입니다. 가장 효율적이기 때문에 비용이 많이 듭니다. 다결정은 비용면에서 훨씬 낮습니다. 이 경우 작업 품질은 제조에 사용된 실리콘의 순도에 직접적으로 의존하기 때문입니다.

비정질 실리콘을 기반으로 한 원소는 박막 생산의 기초가 되었습니다. 제조 기술은 훨씬 간단하고 비용은 저렴하지만 효율성은 6% 이하입니다. 그들은 빨리 마모됩니다. 따라서 수명을 연장하기 위해 셀레늄, 갈륨 및 인듐이 추가됩니다.

태양 전지판을 최대한 효율적으로 작동시키는 방법

모든 태양계의 성능은 다음에 따라 달라집니다.

• 온도 표시기;
• 태양 광선의 입사각;
• 표면 상태(항상 깨끗해야 함);
• 기상 조건;
• 그림자의 유무.

패널에 대한 태양 광선의 최적 입사각은 90 °, 즉 직선입니다. 고유한 장치가 장착된 태양광 시스템이 이미 있습니다. 그들은 우주에서 별의 위치를 ​​모니터링 할 수 있습니다. 지구에 대한 태양의 위치가 바뀌면 태양계의 경사각도 바뀝니다.

요소의 지속적인 가열 또한 성능에 가장 좋은 영향을 미치지 않습니다. 에너지가 변환되면 심각한 손실이 발생합니다. 그렇기 때문에 태양계와 태양계가 장착되는 표면 사이에는 항상 작은 공간이 있어야 합니다. . 그것을 통과하는 기류는 자연적인 냉각 방식으로 작용할 것입니다.

태양전지의 청정도 - 또한 효율성에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 심하게 오염되면 빛을 덜 수집하므로 효율성이 떨어집니다.

또한 올바른 설치가 큰 역할을 합니다. 시스템을 장착할 때 그림자가 시스템에 떨어지는 것은 불가능합니다. 설치가 권장되는 가장 좋은면은 남쪽입니다.

기상 조건으로 돌아가서 우리는 태양 전지 패널이 흐린 날씨에 작동하는지 여부에 대한 인기 있는 질문에 동시에 대답할 수 있습니다. 물론 태양에서 방출되는 전자기 복사가 일년 중 항상 지구에 닿기 때문에 그들의 작업은 계속됩니다. 물론, 패널(COP)의 성능은 특히 일 년에 비가 많이 오고 흐린 날이 많은 지역에서 상당히 낮아질 것입니다. 다시 말해, 그들은 전기를 생산할 것이지만 햇볕이 잘 들고 더운 기후를 가진 지역보다 훨씬 적은 양입니다.

효율성 챔피언 배터리에 대해 조금

독일 배터리는 현재 태양광 시스템의 효율성 측면에서 기록 보유자로 간주됩니다. 그들은 태양 에너지 연구소에서 만들어졌습니다. 프라운호퍼. 그들은 여러 층으로 구성된 광전지를 기반으로합니다. 회사 "소이텍" 2005년부터 본격적으로 광범한 소비 영역에 도입하고 있습니다.

요소 자체의 두께는 4mm를 넘지 않으며 햇빛은 특수 렌즈를 사용하여 표면에 집중됩니다. 덕분에 가벼운 입자는 전기로 변환되고 효율은 47%에 달한다.

두 번째 장소는 회사의 3 층에서 광전지를 사용하여 만든 패널이 차지할 가치가 있습니다. "날카로운". 이들은 44 %가 조금 적기는하지만 고효율의 태양 전지 패널이기도합니다.

3개의 층은 인듐(갈륨) 인화물, 갈륨 비소 및 인듐(갈륨) 비화물의 세 가지 물질로 표시됩니다. 그들 사이에는 터널 효과를 얻기 위해 사용되는 유전체 층이 있습니다. 빛의 초점과 관련하여 이것은 알려진 프레넬 렌즈를 사용하여 얻습니다. 빛의 농도는 최대 302배 수준에 도달한 다음 3층 반도체 변환기에 들어갑니다.

물론 이러한 효율성 기록은 광범위한 소비자에게 제공되기 어렵습니다. 그건 그렇고, 유명한 미국 억만 장자 인 Elon Musk가 회사의 소유자입니다. "태양의 도시". 얼마 전 2015년에 Musk 회사는 효율성이 22%를 초과하는 "소비자" 태양광 패널을 정확하게 개발했습니다.

개발과 수많은 실험실 실험이 오늘날까지 수행됩니다. 그러한 기술은 환경 친화적인 대체 에너지원으로서 큰 미래를 가지고 있다고 확신할 수 있습니다.

오늘날 비용의 중요한 기준인 태양계의 효율성 개념에 대해 많은 혼란이 존재합니다. 태양 전지 효율의 개념은 패널에 떨어지는 햇빛이 추가 사용으로 전기로 변환되는 비율을 나타냅니다. 태양 전지판의 재료가 다르면 효율이 다르며 동일한 제조 회사라도 변환 효율이 다릅니다. 효율성을 높이는 것이 태양 에너지 비용을 줄이는 가장 좋은 방법입니다.

태양전지의 효율은 제조 시 원료로 사용되는 판의 순도에 달려 있습니다. 또한 패널이 단결정인지 다결정인지 여부가 매우 중요합니다. 대부분의 대기업은 태양 에너지의 무자비한 사용에서 비용을 줄이기 위해 효율성을 개선하는 데 노력을 집중하고 있습니다.

다양한 유형의 요소와 다양한 기술을 기반으로 하는 태양 전지의 전체 효율 범위를 고려하십시오.

다결정 또는 단결정 실리콘이 있습니다. 다중 태양 전지판은 단결정 배터리보다 효율이 낮습니다.

태양 전지의 효율은 기존의 단결정 실리콘의 경우 12%에서 20%까지 다양합니다. 일반적으로 설치된 효율은 15%이며 실리콘 자체의 성능 유형에 따라 다릅니다. 세계의 일부 제조업체는 경쟁이 치열한 업계에서 비용을 절감하고 경쟁업체보다 앞서 나가기 위해 지속적으로 효율성을 개선하고 있습니다. 다른 것들은 대규모 생산을 사용하여 결정질 태양 전지의 효율을 극대화합니다.

다결정 태양전지는 단결정보다 비용이 저렴하고 효율이 14~17% 범위입니다.

탄소-실리콘 재료와 달리 박막 기술은 여러 가지 장점이 있습니다.

C-Si 비정질 실리콘 기술은 평균 효율이 가장 낮지만 가장 저렴합니다.

구리-인듐-갈륨-황화물(CIGS) 및 카드뮴-텔루르(Cd-Te)는 효율성 향상에 있어 가장 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 많은 제조업체들이 이 기술의 개발을 추진하고 있으며 19%까지 증가된 모델의 가장 높은 효율성 비율 중 하나를 보여주고 있습니다. 그들은 모서리에서 더 많은 빛을 포착할 수 있는 반사 코팅의 사용을 포함하여 여러 방법을 사용하여 이 값을 달성했습니다.

재료가 아닌 전체 치수에 대한 의존성을 정당화하면 효율이 높을수록 배터리 작업 표면의 필요한 면적이 작아집니다.

평균 비율이 약간 낮아 보일 수 있지만 에너지 요구 사항을 충족하기에 충분한 전력으로 정확하게 설치할 때 장비를 쉽게 변경할 수 있습니다.

태양 전지판의 효율성에 영향을 미치는 요인은 다음과 같습니다.

장착면 방향
지붕은 이상적으로 남쪽을 향해야 하지만 디자인의 품질은 종종 다른 방향을 보완할 수 있습니다.

경사각
표면의 높이와 경사는 연중 하루 평균 햇빛을 받는 시간에 영향을 줄 수 있습니다. 대형 상업용 시스템에는 낮 동안 태양 광선의 각도를 자동으로 변경하는 태양 추적 시스템이 있습니다. 일반적으로 주거용 설치에는 사용되지 않습니다.

온도
대부분의 패널은 사용 중에 뜨거워집니다. 따라서 충분한 냉각 공기 흐름을 보장하기 위해 일반적으로 지붕 ​​높이보다 약간 높게 설치해야 합니다.

그림자
원칙적으로 차양은 태양 에너지의 적입니다. 불행한 설치 설계를 선택할 때 한 패널의 작은 양의 차양이라도 다른 모든 요소의 에너지 생산을 차단할 수 있습니다. 시스템을 설계하기 전에 차광에 대한 자세한 분석이 필요합니다. 설치면은 일년 내내 가능한 형태의 그늘과 햇빛을 식별하기 위해 수행됩니다. 그런 다음 도출된 결론을 확인하여 또 다른 상세한 분석이 수행됩니다.

고효율 산업용 태양광 시스템을 갖춘 일반 태양광 패널은 태양의 이동을 따라 동쪽에서 서쪽 방향으로 25도 각도로 지면에서 80cm 높이의 더미 위에 설치됩니다.