Гибкие солнечные панели - один из новых, альтернативных источников энергии. Как и жесткие модели, они обладают способностью накапливать и перерабатывать энергию, поступающую от Солнца. Многие люди искренне удивляются, когда впервые слышат о том, что солнечные элементы могут быть гибкими и занимать минимальное количество места. Покупателей также интересует, чем они отличаются друг от друга. Различия, безусловно, есть, но они не столь существенны, как кажется на первый взгляд.
Разница между жесткой и гибкой конструкцией
Как известно, обычные и поликристаллические модели производятся из кремниевых кристаллов. Материал разрезается на пластины, которые могут быть разных размеров. Толщина пластины в жесткой конструкции составляет 0,3 миллиметра. Она наклеена на основание из стеклотекстолита, а снаружи покрывается надежным герметиком. Жесткая солнечная панель очень хрупкая и часто занимает много места.
В свою очередь, гибкие солнечные батареи имеют некоторые конструкционные отличия. Определенный уровень гибкости достигается засчет изготовления и применения специальной стальной ленты, на которую напыляется кремний либо другое вещество - тонким слоем, несколько раз подряд. Выглядит такая панель в виде прочной пленки, поэтому элементы так и называются - пленочные. Далее следует прикрепление электродов и ламинирование. Получившуюся модель можно изогнуть в любую удобную сторону, а при необходимости - аккуратно скрутить в рулон. Если она сложена, ей понадобится чехол или футляр.
В разложенном виде тонкопленочные солнечные батареи обладают завидной прочностью - по причине гибкости стальной основы. Уже разработаны портативные переносные варианты: все их составные части просто нашиваются на основу, а саму панель можно легко сложить в форме гармошки.
Отличие таких необычных элементов питания от жестких вариантов заключается в том, что конструкция частично состоит из полупроводников, изготовленных из меди-индия. Также для их создания используются теллурид кадмия и селенид, а сами полупроводники, как уже отмечалось, прикрепляются на пленку.
Немного из истории технологии
Несмотря на то, что сейчас такие панели стоят недешево, себестоимость при их производстве невысока. Поэтому в ближайшее время есть шансы как снижения цены, так и выхода их в лидеры по сравнению с жесткими вариантами.
Тонкопленочные солнечные батареи легки, эластичны, их можно разместить везде, даже на одежде, если есть такая необходимость. Что касается полупроводников, входящих в состав их конструкции, они уже давно используются при производстве современных тонких и легких гаджетов - смартфонов, планшетов, ноутбуков. Чем больше энергии нужно, тем больше должна быть и площадь панели. Однако солнечная батарея, гибкая основа которой имеет очевидные преимущества перед жесткой, не займет много места.
Что касается коэффициента полезного действия, невзирая на его скромные показатели, он постоянно улучшается при производстве. Так, самые первые гибкие солнечные батареи имели в своей основе аморфный кремний, который наносился на подложку. КПД их был невысок, от 4 до 5%, а работали они минимальное количество времени. Далее производителям удалось повысить в два раза, до 8%, а срок работы панелей постепенно стал таким же, как и у жестких предшественниц. Последнее поколение разработок имеет КПД уже 12%. По сравнению с первым опытом, это уже очевидный прогресс.
Известно, что гибкая солнечная панель является самой перспективной, если для ее изготовления применяется теллурид кадмия. Он прекрасно поглощает свет и был подробно исследован еще в 70-х годах прошлого столетия, когда речь шла об освоении космического пространства. Долгое время исследователи сомневались в том, токсичен он или нет. Сейчас уже выяснено, что в быту он не является опасным. КПД таких гибких панелей составляет около 11%, а цена за 1 ватт электроэнергии оказалась на одну треть меньше, чем у аналогов на кремниевой основе.
Преимущества и недостатки
Тонкопленочные солнечные батареи имеют высокий уровень производительности даже в том случае, если наблюдается только рассеянный солнечный свет. Если в регионе преобладает количество пасмурных дней, именно такой вариант является предпочтительным перед жесткими кремниевыми панелями.
Пленка эффективна и в странах с жарким климатом, так как она обладает стойкостью и долго выдерживает жару. Она может стать не только источником альтернативной энергии, но и послужить интересным дизайнерским ходом. Благодаря гибкости, возможности ее монтажа значительно расширяются, а конструкция крыши точно не пострадает, если имеются ограничения в плане нагрузки.
Однако перед тем, как серьезно задуматься о ее приобретении, следует знать и о ряде недостатков:
- Несмотря на постоянное совершенствование разработок, пленочная солнечная батарея пока еще не может похвастаться высоким уровнем КПД и мощности.
- Она пока стоит очень дорого: производство таких элементов еще не поставлено на широкий оборот.
- Срок службы невысок: обычно, он редко превышает 3-4 года.
- В жаркую погоду может очень сильно нагреваться, что снижает все рабочие показатели.
Сфера применения
- Поскольку это легкая и часто портативная модель, ее часто устанавливают в электромобили и дроны.
- Берут с собой в походы. С ее помощью можно легко согреться, просто прикрепив на одежду или к рюкзаку.
- Благодаря тому, что гибкая панель может повторить любую форму, она легко крепится на черепице крыши или шифере. Это идеальный вариант для малогабаритного охотничьего домика и палатки. Прикрепляется она просто и легко. Как правило, лучшим фиксатором служит двухсторонний скотч или специальный герметик.
Итак, гибкие панели - неплохой альтернативный источник энергии, который уже нашел применение в определенных областях. Технологии их изготовления еще находятся в процессе совершенствования. По этой причине на приемлемую цену таких элементов пока рассчитывать не приходится. Вероятнее всего, снижение их стоимости произойдет уже в ближайшем будущем, когда производство расширится и они станут более доступными для приобретения.
Гибкие тонкопленочные солнечные панели могут стать отличным кровельным материалом на вашей крыше. Для этого тонкую фотопленку просто накладывают на традиционную крышу из черепицы, шифера или металла.
Давайте посмотрим несколько примеров, как это происходит и как это выглядит.
Южная сторона этой крыши покрыта солнечной пленкой, которая дает до 4 кВт электричества.
В Вермонте, США, есть небольшое сообщество Hinesburg, где все 6 домов покрыты такой фотоэлектрической пленкой. Они обеспечивают себя энергией круглый год. Экологические особенности этих домов включают геотермальное отопление, теплые полы и трехслойные стеклопакеты. Окна ориентированы на южную сторону и это помогает прогревать здания зимой.
Три типа солнечных панелей на крыше. Слева направо, коллекторы для подогрева воды, и солнечная пленка интегрированная в кришу
Солнечная пленка не искажает фасад даже старого здания 1930 года постройки. При этом она может окупить себя примерно за 10 лет при ее текущей стоимости. Но из года в год цена на солнечные элементы снижается и становится все доступней.
Эта солнечная крыша на одном из зданий технического университета в штате Миссури. Она простая в установке и в уходе, также на ней легко заметить неисправности и починить.
Солнечная пленка может легка интегрировать в любой дизайн и практически незаметна.
Установка солнечных панелей на металлическую кровлю.
Все соединения прячутся под конёк
Крыша может также стать системой отопления для дома, подогрева воды и пола. Для этого сначала на крышу монтируются вакуумные трубки, которые подсоединены к системе отопления дома, а сверху на них ложатся солнечные панели, которые будут собирать солнечное тепло.
Тонкопленочные гибкие солнечные фотоэлектрические панели.
Если у вас металлическая крыша, то все что вам остается, это почистить ее и наклеить панели. Говорят компания Unisolar, которая делала такие гибкие панели закрылась, а жаль, идея очень интересная.
Монтаж солнечных панелей вместе с металлочерепицей
Намного эффективней, когда солнечные панели интегрированы в кровле еще на заводе. Как это сделано в компании www.ustile.com, тогда и качество сборки лучше и эффективность панелей и надежность всей конструкции.
Солнечная система Panotron.
Малые фотоэлектрические панели вставляются в глиняную черепицу. Монтаж солнечной плитки производится одновременно с кладкой черепицы. Солнечные панели состоят из отдельных монокристаллических элементов, соединенных последовательно. 4 отдельные панели с номинальной мощностью 6,25 Wp вместе образуют фотоэлектрический модуль. Мощность такого модуля 25 Wp; 1 м2 поверхности имеет выходную мощность 75 WP. www.panotron.com 
Солнечная черепица.
Установлена на одном уровне с битумной черепицей. Для крепления достоточно просверлить только одно отверствие.
Солнечная черепица накладывается одна на другую и провода идут по низу через просверленные отверствия, связывая кажду из них. Дальше они поступают на мансарду, где соединены с общей системой.
Солнечная черепица не обязательно должна идти сверху вниз. Вот вариант, когда она выложена в виде чешуи.
Немецкие разработчики создали здание которое полностью покрыто солнечными панелями. 40 монокристаллических кремниевых панелей на крыше и около 250 тонких пленок меди индия галлия диселенида (CIGS) панелей по бокам вырабатывают до 200% электричества, необходимого для дома. Однажды во время теста сгенерировал 19 кВт енергии. solardecathlon.gov
Интегрированные солнечные панели могут выдерживать даже сильные ветры.
Солнечная плитка бескаркасная и может быть установлена на любой кровле, а также может быть вкраплена между плиткой такого же размера, но с различной функциональностью: тепловыми коллекторами и мансардными окнами, а также стандартной черепицей.
pvsystems.meyerburger.com
Фрайбург - солнечный , проблеск будущего.
Солнечная деревня Sonnenschiff, Фрайбург, Германия, была построена архитектором Рольфом Дишем. Все 58 домов производят больше энергии, чем они потребляют. В общем они генерируют 420000 кВтч солнечной энергии от общей, около 445 кВт в год. Здесь нет частных автомобилей, но зато хорошо организована система Car-Sharing. www.rolfdisch.de
В мире есть достаточно много компаний, которые создают разные типы встроенных солнечных панелей и солнечной пленки. И с каждым днем их ассортимент становится все разнообразней, и продуктивность их все выше, а цена доступней.
И хотя многие из производителей гибких пленочных солнечных панелей не имеют представительства в нашей стране, вы можете найти и заказать их на Ebay.
В наше время особое значение приобретают возобновляемые источники энергии. Один из них – . Раньше они стоили очень дорого и были только жёсткими. Это ограничивало применение таких источников электроэнергии. Сейчас солнечные элементы подешевели и кроме жёстких появились гибкие солнечные панели.
Устройство жёстких и гибких панелей
Любая солнечная батарея представляет собой слой полупроводника (используется кремний с добавками других элементов), нанесённый на основание. К нему прикрепляются электроды, и вся конструкция покрывается защитным слоем.
Жёсткие панели
Установка жесткой солнечной панели на крышу домаЖёсткие батареи изготавливаются из кристалла кремния. Его режут на пластинки необходимого размера толщиной 0,3 мм, их наклеиваются на основание, которое определяет прочность конструкции. Чаще всего используется стеклотекстолит. Обычное стекло применяется намного реже, используют его в стационарных конструкциях ввиду их большого веса и низкой прочности. С лицевой стороны панель покрывается герметизирующим слоем.
Такая батарея довольно хрупкая в разложенном состоянии, но в сложенном виде похожа на прочный текстолитовый брусок.
Гибкие панели
Демонстрация свойств гибкой солнечной панели Гибкие элементы устроены немного иначе. Большое количество слоёв кремния напыляется на гибкое основание. Обычно им служит стальная лента. После этого прикрепляются электроды и вся конструкция ламинируется. Получившуюся плёнку можно скручивать в рулон или изгибать. Поэтому такие батареи получили своё название – гибкие. В сложенном виде этот рулон нуждается в защите, например, в футляре, но в разложенном состоянии довольно прочный благодаря повышенной гибкости.
В переносных моделях гибкие элементы нашиваются на ткань и складываются «гармошкой».
Сферы применения гибких солнечных батарей
Гибкие солнечные панели легче и прочнее кристаллических, но имеют меньшую мощность на единицу площади. Именно эти качества определяют сферы преимущественного использования кристаллических солнечных панелей.
Один из вариантов использования гибкой солнечной панели Устройства эффективны для применения в электромобилях и электросамолётах, где важен каждый грамм веса.
Это же качество имеет решающее значение для альпинистов и в длительных пеших походах. Кроме того, гибкость этих элементов позволяет нашивать их на рюкзаки и куртки. Это можно сделать своими руками. В чехлах панелей всегда есть отверстия для крепления. В этом случае подзарядка аккумуляторов может происходить прямо во время движения.
А если такая батарея закреплена на крыше палатки, то это избавит от необходимости специально для неё искать место установки.
Гибкие панели устанавливаются также на крышах яхт. Гибкий слой основы позволяет повторить форму крыши, и предотвратить срыв батареи ветром и дождём.
На крышах зданий гибкие панели устанавливаются на шифер или черепицу. Основа таких устройств позволяет повторять рельеф кровельных материалов.
Если подложка прозрачная, то её можно прикрепить к стеклу. Такая панель имеет вид тонированного стекла и позволяет использовать для выработки электроэнергию окна.
Преимущества и недостатки
Как любая вещь, гибкие солнечные панели имеют достоинства и изъяны. Лучше всего они видны в сравнении с жёсткими (кристаллическими) солнечными батареями:
- Стойкость к механическим повреждениям. Гибкие панели можно гнуть и скручивать в рулон. В сложенном виде нужно переносить в футляре или «гармошкой». У жёстких батарей прочность зависит от основы. Чаще всего используется стеклотекстолит толщиной 1-1,5 мм. В разложенном виде панель лучше не переносить, а в сложенном – она похожа на прочный брусок.
- Мощность . Гибкие батареи имеют меньший КПД (коэффициент полезного действия) и удельную мощность на единицу площади. Их применение предпочтительнее в ситуации, в которой вес имеет решающее значение. Аморфный слой полупроводника лучше улавливает рассеянный солнечный свет.
- Цена . Гибкие панели дороже жёстких, но их стоимость постепенно снижается. Аналогичная ситуация была со светодиодными лампами – со временем их производство росло, а цены снижались.
- Использование . Гибкие элементы можно нашивать на одежду, рюкзаки и заряжать аккумуляторы в дороге. Они легче жёстких, поэтому предпочтительнее для установки на электромобили и электросамолёты, дроны, а также в пеших походах. Повторяют кривизну основания и крепятся на шифер или черепицу. Яхта с такими панелями будет обеспечена электроэнергией даже при выключенном двигателе. Жёсткие батареи используются в стационарных и маломобильных конструкциях (охотничьих домиках и многодневных выездах на рыбалку). Крепить эти устройства можно через специальные отверстия, с помощью двухстороннего скотча или силиконового герметика.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос экспертуВажно! Герметик нужен не уксусный, а нейтральный – уксус, как любая кислота, окисляет проводники и соединения.
Как правильно выбрать солнечную батарею
Есть много критериев, по которым выбираются панели:
- Мощность . Зависит от количества аппаратов, прогноза погоды (в пасмурную погоду мощность панелей падает и необходим запас). Для телефонов достаточно 6-9 Вт, для фотоаппарата или планшета – 10-20 Вт, а для ноутбука не менее 15.
- Вес . Лучше всего выбирать на сайте производителя или магазина. Если батарея будет переноситься в пешем походе, то нужна самая лёгкая, а при перевозке на автомобиле важнее выбрать батарею с максимальным КПД (коэффициентом полезного действия).
- Напряжение . Для зарядки телефона, планшета или фотоаппарата достаточно 5 В. Для ноутбука необходимо 12 В и преобразователь 12-220. Солнечные батареи нужны со встроенным или дополнительным стабилизатором, так как выходное напряжение сильно зависит от яркости света.
- Цена . Гибкие панели дороже, однако, эта разница постепенно уменьшается.
- Надёжность . Гибкие элементы более надёжные, поэтому предпочтительнее в особо важных ситуациях.
При равных условиях стоит выбрать модель, получившую на специализированных форумах лучшие отзывы.
Ремонт гибкой панели
Несмотря на то что производитель таких панелей из-за конкуренции повышает надёжность своей продукции, возможен выход панели из строя.
Ремонт гибкой солнечной батареи заключается в замене неисправного участка. При отсутствии внешних повреждений найти его можно, подключив к выходу прибор (вольтметр) и последовательно затеняя участки батареи.
Гибкие солнечные панели – это перспективные устройства для мобильного (малой мощности) или стационарного электроснабжения.
Видеоматериалы по теме
Хочу начать обзор с пояснения зачем мне оно надо. У меня уже есть небольшая солнечная панель на 7 ватт. Со временем я выложу ее обзор сюда.
Если честно,какой либо дикой необходимости в такой панели у меня не было. В основном хотелка.
Хотелось расширить автономность,возможность пользоваться фонарями/фотоаппаратами/телефонами/рациями/жпс всей группе в сплаве не боясь,и судорожно не считая хватит ли акумов. Не хотелось тащить ведро лития на 3 байдарки на 2 недели.
Хотелось выходить в интернет на даче несмотря на отключения электричества и т.п.
Мелкая 7-ватная панель не могла обеспечить все это. Посмотрим,как справится новая.
Правда я,как в поговорке "приготовил сани летом" в смысле солнечную панель зимой. Но фото сделать и кое какой тест провести можно и сейчас.
Боковая сторона с характеристиками разных типоразмеров панелей
Характеристики поближе
Часть коробке расписывающая как соединять разъемы
Теперь открываем.
Сначала инструкция - полиграфия отвратительна. Распечатали на полудохлом принтере информацию с сайта с двух сторон листочка
Потом вытрясаем из коробки аксессуары
Длинный провод с клеммами на конце
И провод с разъемом автоприкуривателя
Сам разъем производит впечатление монолитного. Есть защелка,резиновое уплотнение для водонепроницаемости. В инструкции написано что-то типа marine-grade. Полная водонепроницаемость. Кстати самой панели вода тоже не страшна.
Теперь достанем из коробки саму панель. Она достаточно легкая примерно 450 грамм. Свернута в рулон. и перехвачена липучкой
Панель выполнена из мягкого,приятного на ощупь пластика. Во всех углах люверсы для крепления
Структура солнечных элементов ячеистая
Теперь развернем панель. В длину она где-то 1100
Панель подношу к окну. и делаю замеры.
Сначала вольтаж.
Если моя память не врет то надо перемножить 21.7 и 0.3 и получится 6.5 ватт. Половина заявленой мощности. По-моему для зимы не плохо. Летом должен отдавать все 14.
Подцепляю зарядку лития. Зарядка пошла.
В общем панель мне очень понравилась. Прочная(на рекламном ролике ее простреливали 5 раз из мелкашки и она продолжала работать),компактная,водонепроницаемая(это важно в сплавах) и достаточно мощная для питания девайсов размером до ноутбука. Забыл еще написать что гибкие солнечные элементы практически не деградируют со временем.
На рюкзак ее конечно не очень прикрепишь,зато это отличный вариант для байдарок,стационарного лагеря,охотничьей избушки.
Ну и на случай глобального блэкаута можно соседям за денежку их фонарики заряжать.
Короче,я доволен.
UPD 28.07.13
панель успешно себя показала в
Солнечные электростанции пока не используются повсеместно, на то есть ряд причин, описанных в (откроется в новом окне). Тонкопленочные солнечные батареи в ряду новейших технологий пока не стали модными и не используются повсеместно, т.к. имеют больше недостатков, чем достоинств, но рассмотрим обе стороны.
В чем разница
Принципиальная разница состоит в используемых материалах. Для достижения отличительных параметров тонкопленочных солнечных батарей нужно использовать полупроводники из селенида меди-индия , а также теллурида кадмия . Принцип действия точно такой же, как в поликристаллических и монокристаллических фотоэлементах с той разницей, что наносить указанные полупроводники можно на пленку. Пленка гнется и скручивается в отличие от классических солнечных панелей.
Достоинства
- Полупрозрачность. Классические (поликристаллические и монокристаллические) солнечные панели полностью непрозрачные. Аморфные тонкопленочные батареи могут быть выполнены таким образом, чтобы заменить окно в доме, пропуская часть света, а часть преобразовывая в электричество.
- Легкость. Батареи выполненные на пленке легче классических в несколько раз, что дает больше свободы в монтаже, упрощает операции с ними.
- Гибкость. Тонкопленочные батареи теоретически можно изгибать в любой плоскости без потери работоспособности.
- Ударопрочность. Пленка не разбивается от падения при монтаже, от града и остается работоспособной в самых экстремальных условиях.
Недостатки
Мифы и реальность
Пока технология изготовления пленочных солнечных батарей не составляет реальной конкуренции поли/монокристаллическим аналогам. Прежде всего из-за дороговизны используемых материалов. Тем не менее, на ТВ, в сети и среди розничных продавцов бытует несколько мифов о чудо свойствах этой технологии.
Область применения
Как показывает практика, использовать гибкие солнечные панели целесообразно только в походных условиях. Гораздо проще развернуть холст с пленочными солнечными панелями на крыше палатки или трейлера, чем возить с собой жесткую конструкцию, на сборку которой нужно время. Популярны также переносные электростанции для зарядки телефонов и фонарей во время путешествия.
Ввиду низкого КПД сфера применения солнечных батарей очень ограничена. Применение в качестве стационарной солнечной электростанции возможно, но только при наличии больших свободных площадей.
Видео о пленочных батареях
Типичный рекламный сюжет, где диктор рассказывает чудеса о пленочных солнечных батареях, предполагая КПД в 10%, забывая, что таких результатов пока смогли добиться только в лабораторных условиях, но никак не в промышленных образцах. Ролик будет интересен тем, кто хочет знать, как реклама пытается обмануть нас.
Комментарии:
Похожие записи
Power Bank с солнечной батареей - расчет на безграмотность
Подбираем аккумулятор для солнечной электростанции
