Плюсы и минусы солнечных батарей: что нужно знать перед установкой

Как в мире, так и в России, все более популярными становятся солнечные батареи. Это полупроводниковые фотоэлементы, которые поглощают солнечные лучи и переводят полученную энергию в электричество. Если поставить несколько таких батарей, их производительности будет достаточно для обеспечения потребностей всего частного дома. В статье описаны плюсы и минусы солнечной энергии, технические характеристики и виды батарей.

Устройство и принцип работы

Прежде чем рассмотреть плюсы и минусы солнечных батарей, необходимо разобраться с их устройством и принципом работы. Основной такого оборудования являются ячейки с фотоэлементами. Они крепятся к каркасу, поверх идет стекло и защитные покрытия из полимеров (сверху и снизу – ЭВА и ПВХ). Основой является задняя стенка, а еще ниже идет контактная коробка и кронштейн, с помощью которого элемент устанавливают на крыше или в другом месте.

Основной деталью солнечной батареи является фотоэлемент. Так называют тонкую панель из полупроводникового материала – кремния, уложенного в 2 слоя. Вместо него могут использоваться и другие материалы:

• аморфный кремний – недорогой, но его эффективность самая низкая среди всех полупроводников: КПД не более 8%;
• теллурид кадмия – дорогостоящий, но имеет высокий КПД 11%;
• CIGS – сплав галлия, индия, селена и меди с КПД 15%.

Как видно, минусы солнечных батарей связаны с небольшим КПД, то есть с довольно низкой эффективностью. Но не стоит забывать, что энергия производится даром и фактически в неограниченных количествах. Принцип работы достаточно простой:

1. Солнечные лучи падают на поверхность фотоэлемента.
2. В результате нагревания, то есть поглощения энергии, он высвобождает электроны.
3. Под действием электрического поля они начинают двигаться упорядоченно, то есть создается электроток.
4. С помощью инвертора постоянный ток тут же преобразуется в переменный, который и требуется для питания техники, бытовых приборов (именно он используется в розетках).
5. Ток поступает в сеть и используется по назначению.

Плюсы и минусы солнечных батарей

Понятно, что есть свои плюсы и минусы гелиоэнергетики. Преимущества таких аккумуляторных элементов очевидны:

• возможность получения бесплатного электричества в неограниченных количествах;
• бесшумная работа;
• достаточно простой монтаж и обслуживание;
• длительный срок эксплуатации;
• не занимает много площади – более того, батареи ставят на крышах, пространство которых не используется;
• 100% экологическая безопасность – никаких вредных выделений и отходов.

Но есть и явные минусы солнечных электростанций:

• оборудование стоит довольно дорого;
• монтаж тоже обойдется недешево;
• количество энергии сильно зависит от климатических особенностей региона, то есть количества и продолжительности солнечных дней;
• чтобы производить действительно много электричества, нужно установить несколько элементов на большой площади, а такая возможность есть не всегда.

Основные характеристики и виды батарей

Таким образом, есть у солнечной энергетики плюсы и минусы. Но чтобы подобрать подходящий фотоэлемент, понадобится также ознакомиться с основными характеристиками:

1. На практике наиболее важный критерий – это мощность. Если предполагается использовать батарею для получения энергии для всего дома, нужно рассматривать устройства с показателем от 1000 Вт. Чаще всего элементы используют только для отдельных целей, например, для бытовых приборов. Тогда можно приобрести недорогую батарею мощностью 500-600 Вт.
2. КПД или удельная эффективность – оптимально от 15%.
3. Толеранс – отклонение от заявленной мощности в обе стороны (например, до 3 Вт).
4. Диапазон температур эксплуатации – как правило, от -45 до +90 градусов.
5. Уровень деградации LID – скорость потери свойств фотоэлементами на фоне износа. Например, спустя 30 лет производительность батареи может упасть на 15-20%, что нормально.
6. Чувствительность к интенсивности света – лучше всего выбирать батареи с монокристаллическими элементами.
7. Защитное покрытие должно быть представлено качественным материалом, например, пленкой EVA или ПЭТ.

Также полезно знать классификацию солнечных батарей в зависимости от строения фотоэлемента (полупроводника):

1. Поликристаллические – состоят из мелких кристаллов кремния, эффективность которых в пределах 13-17%.
2. Монокристаллические – КПД достигает 20% и больше.
3. Аморфные – элементы с гнущейся поверхностью, но недостаточно высоким КПД (до 11%).
4. Есть и пленочные материалы на основе теллурида кадмия или селенида меди. Они тоже хорошо гнутся и при этом имеют небольшой вес. КПД составляет до 12%.

Использовать солнечные батареи достаточно выгодно. Причем не только на юге, но и на севере. Основное условие – это не температура, а именно количество солнечных дней. В этом смысле такой источник электричества выгоднее всего использовать в таких городах, как Хабаровск, Омск, Астрахань. Перед покупкой важно точно рассчитать требуемую мощность исходя из целей и объемов потребления.