::  :: О проекте Контакты  
Материалов: 3416. Статей: 1017. Компаний: 2490. Марок: 881. Посетителей в мес: 9715
images/1x1.gif images/1x1.gif images/1x1.gif images/1x1.gif
Отраслевая техническая библиотека   Оконный рынок   Фурнитура   Стекло   Автоматич. двери
 
Зарегистрироваться!

Войти в систему
TOP100 Ведущие поставщики
Каталог оконного рынка
Комплектующие (460)
Фурнитура
Комплектующие
Химия
Стекло
Разное
Реклама
 
ПВХ и АЛЮ системы (224)
ПВХ-системы
АЛЮ-системы
Марки
Оборудование (2230)
Обработка ПВХ
Обработка АЛЮ
Обработка стекла
Каталог фирм
Фасады (750)
Светопрозрачные
Вентфасады
Мокрые фасады
Каталог фирм
Каталоги ключевых выставок.
> ТЕПЕРЬ ON-LINE <
Представляем экспонентов
Компания Glasstools
Станкин
Декенинк Рус
GEZE GMBH
Крунор
Грайн
Фототех
Века Рус
Брусбокс
Зигениа-Ауби
Фотогалерея 
Все экспоненты 
Тех. Библиотека
ALT VC65 Alutech Витражная система. Часть...
ALT VC65 Alutech Витражная система. Часть...
MAVent A-200 Альбом технических решений...
MAVent M-700 Альбом технических решений...
MAVent KН-400 Альбом технических решений...
MAVent KН-100 Альбом технических решений...
MAVent K-520 Альбом технических решений...
MAVent K-500 Альбом технических решений...
MAVent A-300 Альбом технических решений...
TP110 Reynaers Архитект. каталог...
Еще 2000 каталогов 
 
 
 Главная / Журнал / Раздел: Актуально / Использование тонкопленочных солнечных модулей в архитектуре. Часть 1
         

Использование тонкопленочных солнечных модулей в архитектуре. Часть 1

Рис. 1. Освещение с использованием светодиодных ламп и солнечных батарей

Рис. 1. Освещение с использованием светодиодных ламп и солнечных батарей

Рис. 2. Новое здание аэропорта Сочи,содержит солнечные панели

Рис. 2. Новое здание аэропорта Сочи,содержит солнечные панели

Рис. 3.Структура тонкопленочного солнечного модуля

Рис. 3.Структура тонкопленочного солнечного модуля

Рис 4. Орегон, США: солнечные батареи на крыше парковки

Рис 4. Орегон, США: солнечные батареи на крыше парковки

Рис. 5. Испания: солнечные батареи в оболочке здания

Рис. 5. Испания: солнечные батареи в оболочке здания

Устройства, напрямую преобразующие свет в электрический ток, которые мы называем солнечными батареями, на бытовом уровне хорошо известны уже давно. Их можно было видеть на макетах космических аппаратов, затем солнечные батареи появились на небольших бытовых приборах – таких как калькуляторы или часы. С развитием технологий размеры батарей увеличивались, их элементная база совершенствовалась. В настоящее время они уже не являются редкостью. Их можно встретить на улицах городов или в парках (рис. 1). 

По мере израсходования запасов природных ресурсов, цена добычи и переработки которых постоянно растет, все большую роль в мировой энергетике начинают играть возобновляемые источники энергии, из которых Солнце является одним из главных. Преобразовывать энергию солнечного излучения в электрический ток можно несколькими путями, но самый универсальный и масштабируемый способ – это прямое преобразование при помощи фотоэлектрического эффекта в полупроводниках, который и лежит в основе работы модулей солнечной батареи. Технологии солнечных батарей часто объединяют термином «фотовольтаика», хотя в русском языке этот термин пока не закрепился. Как мы увидим далее, технологии эти весьма разнообразны и имеют разные области применения. Мы остановимся на солнечных панелях, которые могут применяться и уже активно применяются по всему миру в архитектуре, в том числе как элементы современного фасадного остекления (рис. 2).
Тонкопленочными солнечными модулями называют ячейки, полученные нанесением тонких (от нескольких нанометров до десятков микрометров толщиной) пленок материалов с фотоэффектом на диэлектрическую подложку (например,стекло). При этом сохраняются механические свойства подложки, например ее жесткость или гибкость, а толщина такого модуля практически не отличается от толщины подложки. Это позволяет использовать такие модули вместе или вместо «классических» строительных материалов на кровле или фасаде здания. Однако, тонкопленочные модули не являются самыми эффективными из возможных: они вырабатывают относительно мало электроэнергии на единицу площади. Максимальная достигнутая в лабораторных условиях эффективность наиболее перспективных тонкопленочных солнечных модулей на основе аморфного кремния составляет 13,4%.

Отметим, что цена солнечной батареи и, как следствие, производимой электроэнергии определяется, прежде всего, стоимостью материала, из которого изготовлены фотоэлементы и затратами технологического процесса их производства. Основным материалом при изготовлении фотоэлементов в настоящее время является кристаллический кремний, так как он является основой для всей твердотельной электроники, и его производство налажено. 

Основным недостатком фотоэлементов на основе кристаллического кремния является высокая стоимость, так как до 50 % от их общей стоимости составляет стоимость Si-подложки. При изготовлении фотоэлементов данного вида используется высококачественное сырье, производство которого в настоящее время является очень энергозатратным. Велики и общие потери кремния в результате его обработки и резки. В связи с тем, что монокристаллический и поликристаллический кремний представляют собой непрямозонные полупроводники и их коэффициент поглощения невысок, для эффективного поглощения солнечного света толщина изготавливаемых из них ФЭПов должна составлять сотни микрон. Это в конечном счете и приводит к значительному расходу кремния и высокой стоимости фотоэлементов. Таким образом, перспективным становится создание тонкопленочных фотоэлементов с использованием вместо дорогостоящего кристаллического кремния аморфного гидрогенизированного и микрокристаллического кремния. 

Тонкопленочные технологии обладают большими потенциальными возможностями для снижения стоимости получаемых фотоэлементов, поэтому и темпы снижения стоимости их производства значительно выше, чем модулей на основе кристаллического кремния. Кроме того, тонкопленочная технология имеет и ряд специфических применений, невозможных или затрудненных при использовании кристаллических полупроводников (гибкие модули, полупрозрачные модули и т. д.). 

Одним из достоинств тонкопленочной технологии является получение слоев аморфного гидрогенизированного и микрокристаллического кремния при низкой температуре. Это дает возможность создавать полупроводниковые структуры на гибких подложках. Фотоэлементы на гибкой основе имеют малый вес, монтируются на любой поверхности и могут использоваться для изготовления сумок, чехлов, встраиваться в одежду и т.д. Полупрозрачные модули различного цвета находят применение, например, для украшения зданий. Наконец, еще одним существенным достоинством тонкопленочной технологии является возможность создания структур на очень больших площадях. 

Структура тонкопленочного солнечного модуля показана на рисунке 3. Фотоэлектричество основано на прямом преобразовании солнечного света в электроэнергию в результате физической реакции, которая связана с физическим явлением p-n перехода. Конструктивно фотоэлемент чаще всего состоит из двух слоев кремния с добавлением примесей. При этом один слой содержит атомы бора, а второй - атомы мышьяка. Таким образом, в верхнем слое электронов переизбыток (слой n), а в нижней, так называемой, дырочной области (слое p) — их недостаток, в результате чего на границе возникает электронно-дырочный или n- p переход. На границе, где соприкасаются пластины, существует зона специального запирающего слоя, электрические поля которого противодействует переходу избыточных электронов между пластинами. При попадании на фотоэлемент фотонов слои взаимодействуют как электроды обычной электробатареи, в результате чего и происходит перемещения электронов между пластинами.  Снятие электрической энергии происходит за счет напаиваемых на пластины тонких слоев проводника и подключения их к нагрузке. За счет внешнего электрического поля электроны преодолевают запирающую зону, т.е. через проводник течет электрический ток - свободные электроны верхнего слоя переходят из фотоэлемента в электрическую цепь.

Сила тока в фотоэлементе пропорциональна количеству захваченных его поверхностью фотонов и зависит от площади поверхности захвата фотонов и интенсивности излучения, КПД, срока эксплуатации и т.п. Для повышения общей мощности фотоэлементы объединяют в солнечные батареи.
 
Поскольку получение этой энергии не связано ни с какими химическими реакциями или подвижными деталями, солнечная батарея может прослужить довольно долго. При этом надо учитывать, что для повышения эффективности солнечных батарей необходимо улучшать способы отвода возникающего при нагреве фотоэлементов избыточного тепла, поскольку коэффициент полезного действия, как было сказано выше, не превышает 20 %. 

Полезные источники информации:
- Раздел «Статьи» на сайте ОАО «ГИС» (http://glassinfo.ru/index.php?page=page42).
- Некоммерческая организация PVthin (http://www.pvthin.org).
- EPIA (European Photovoltaic Industry Association, http://www.epia.org

С.А. Чесноков, ОАО «Институт стекла», 

А.Г. Чесноков, ОАО «Институт стекла», 

С.Г. Прилипко, Национальный Исследовательский Ядерный Университет МИФИ

Продолжение читайте части 2.


Автор/источник: Журнал Окна. Двери. Фасады.
Все статьи Журнал Окна. Двери. Фасады. >>>

15:54 15-08-2013

Распечатать
Марка «» в Каталоге материалов >>>
Поставщики марки «» в Каталоге Фирм >>>
id = 521

   
Реклама
Наши издания
Наши партнеры
 
 
Выставки

 

 
Интегрированный каталог оконного и фасадного рынка России ODF.RU (Окна Двери Фасады)

© Издательство БАУПРЕСС. Разработка и дизайн - © PIV . При копировании информации ссылка на www.odf.ru обязательна.
Телефон редакции: +7 495 374-8905

ODF.RU - это ежедневно актуализируемый каталог более 500 марок, более 5000 материалов, более 9 Гигабайт информации для производителей окон и фасадов

Подпишитесь на рассылку:
Еженедельный обзор оконного рынка

Ваш E-mail
Ваше имя

[ П р и м е р ]