Солнечные батареи для частного дома. Плюсы и минусы солнечных батарей. Цвет солнечных батарей
Краска с функцией солнечных батарей
Возобновляемые источники энергии становятся все более популярны день ото дня. Уже мало кого можно удивить солнечными батареями, использующими энергию небесного светила для генерации электричества. Их активно применяют в системах умного дома, в бытовых нуждах и на транспорте.
Но у солнечных батарей есть один недостаток – их производство требует больших затрат. В попытках решить эту проблему, ученые из Нотрдамского университета разработали специальные краски, способные генерировать электроэнергию из солнечного света с помощью полупроводниковых наночастиц. Проект назвали Solarpaint.
По словам Прашанта Камата, исследователя цента нанонауки и технологий университета Нотр-Дама, доктора наук по химии и биохимии, являющегося руководителем данного исследования, к идее о создании «солнечных красок» их привело желание придумать улучшенный способ получения энергии солнца, превосходящий существующие технологии, основанные на кремнии.
«Путем добавления наночастиц, которые генерируют энергию, мы разработали однослойную краску, наносимую на любую проводящую ток поверхность без специального оборудования», сказал Камат.
В журнале ACS Nano сказано, что команда исследователей сконцентрировала свое внимание на наночастицах диоксида титана, которые покрывались сульфидом и селенидом кадмия. Эти частицы погружались в специальную смесь из воды с содержанием спирта, чтобы получилась паста. После нанесения этой пасты на материал с электропроводными свойствами, при попадании на него света происходила генерация электроэнергии.
Руководитель проекта подчеркнул, что коэффициент полезного действия при конверсии света в электрическую энергию с помощью «солнечной краски» на данный момент составляет всего 1%, в то время как солнечные батареи, основанные на кремнии, обладают 10-15% эффективностью. Но главным преимуществом новой технологии является ее значительно меньшая стоимость при больших объемах производства.
«Если мы сможем повысить КПД краски хоть немного, то сделаем настоящий вклад в удовлетворение спроса на возобновляемую энергию в будущем. Именно поэтому мы назвали ее «подобная солнцу» (англ. Sun-Believable). Конечно, нам нужно еще многое сделать, чтобы увеличить ее эффективность и стабильность.», сказал Камат.
Сейчас это сложно себе представить, но возможно в будущем, благодаря этой перспективной технологии, каждый слой краски на поверхности дома будет генерировать электроэнергию. Ее можно будет использовать для снабжения электроэнергией бытовую технику и оборудование, тем самым экономя на коммунальных платежах и сохраняя экологию нашей планеты.
Читайте также
moybiznes.org
Краска "солнечные батареи"
Всем нам знакомы солнечные батареи, используемые для генерации электричества из солнечных лучей. Теперь же ученые создали краску, которая является альтернативой солнечным батареям. Сложно себе даже вообразить, что каждый слой краски, наносимый на поверхность дома, может генерировать электрическую энергию, которую можно использовать для питания бытовой техники и оборудования. Реально ли такое? Ученые из университета Нотр-Дама (англ. University of Notre Dame) сделали значительный шаг навстречу этой, казалось бы, несбыточной идее. Команда исследователей создала «солнечные краски», в состав которых входят полупроводниковые наночастицы, способные генерировать энергию из солнечных лучей. «Стремление создать нечто трансформативное, идущее впереди существующих технологий получения солнечной энергии, основанных на кремнии, привело нас к разработке над «солнечными красками», - говорит руководитель исследования Прашант Камат, являющийся доктором наук химии и биохимии, а также исследователем центра нанонауки и технологий (NDnano) университета Нотр-Дама. «Путем добавления наночистиц, генерирующих энергию, так называемых квантовых точек, мы сделали однослойную краску, которая может быть нанесена на любую токопроводящую поверхность, при этом без использования специального оборудования». Как описывает исследование журнал ACS Nano, команда сосредоточилась на свойствах наноразмерных частиц диоксида титана, покрытием для которых были выбраны сульфид кадмия и селенид кадмия. Чтобы получить пасту частицы погружали в смесь, состоящую из воды и спирта. После нанесения полученной пасты при помощи щетки на материал с электропроводными свойствами, под действием света генерировалось электричество. Как объясняет руководитель проекта, КПД от конверсии света в энергию, которую они смогли получить, составило пока что всего 1%, что существенно меньше по сравнению с 10-15% эффективности обычных солнечных батарей на основе кремния. «Существенное преимущество нашего изобретения состоит в том, что краска может быть произведена в больших количествах, чем батареи, при этом на ее производство уйдет меньше средств», - утверждает Камат. «И если мы сможем повысить ее КПД, хотя бы на немного, то мы смогли бы сделать реальный вклад в удовлетворение спроса на электроэнергию в будущем». «Именно по этой причине мы назвали новую краску как «подобная солнцу» (англ. Sun-Believable), - добавил он. «Естественно, нашей команде еще необходимо многое сделать, чтобы улучшить ее стабильность и эффективность». По материалам news.nd.edu.
www.ideibiznesa.org
Почему солнечные модули такого цвета
Как говорят специалисты, синяя часть спектрального диапазона солнечных лучей наиболее богата энергией, поэтому для ее улавливания и повышения производительности солнечные модули и делают синими.
В наше время фотоэлектростанции, как домашние, так и промышленные, уже стали совершенно привычным явлением, поэтому солнечные модули мы встречаем буквально «на каждом шагу». Пожалуй, каждый из нас сможет и без всякой запинки описать, как они выглядят – большие прямоугольные пластины с блестящей на солнце поверхностью, расчерченной на квадратики металлизированной контактной решеткой для снятия тока с фотоэлементов. При этом цвет практически у всех солнечных батарей одинаковый – глубокий и насыщенный темно-синий. В принципе, такое решение довольно эстетично и без особых проблем в любые архитектурные решения вписывается, однако нередко возникает вопрос – чем вызвана такая любовь к синему цвету и почему бы не разнообразить цветовую гамму? Все дело в том, что наибольшее распространение у нас получили недорогие солнечные панели на основе кремниевого полупроводника, у которых цвет обусловлен технологией изготовления. Тонкопленочные фотоэлементы могут выпускаться разных цветов, однако пока еще они стоят существенно дороже и потому менее популярны, чем кремниевые.
От чего зависит окраска кремниевых солнечных модулей
Как говорят специалисты, синяя часть спектрального диапазона солнечных лучей наиболее богата энергией, поэтому для ее улавливания и повышения производительности фотоэлектрические панели и делают синими, причем такой цвет придает поверхности нанесенная на нее сверхтонкая пленка, состоящая из кремниевого нитрида и титанового оксида. Она наносится для того, чтобы свести к минимуму отражение солнечных лучей – ведь чем больше их проникнет в глубину фотоэлемента, тем больше электричества он сможет сгенерировать, а свет, который от поверхности отразился, просто рассеивается без всякой пользы. Для снижения отражения задействуют самые различные способы. Так поверхность пластин кремния подвергают химической обработке, чтобы не только выровнять после порезки, но и сделать ее текстурированной – вытравить специальный рельеф в виде микроскопических пирамидок. Они изменяют угол преломления света и задерживают его лучи, направляя их вглубь пластины. Таким образом, за счет применения целого комплекса прогрессивных технологий коэффициент отражения у современных фотоэлектрических панелей составляет не более 1-2%, что способствует эффективной энергоотдаче. Задавайте консультантам компании РЕНТЕХНО любые интересующие Вас вопросы о технологии изготовления солнечных модулей, а также принципах функционирования фотоэлектростанций и преимуществах, которые они дают каждому из нас.
Следующие материалы:
Предыдущие материалы:
www.100voprosov.net
Краска или пленка?: Солнечные батареи нового поколения
Ученые разработали пластиковые солнечные батареи на основе квантовых точек, способные превращать энергию Солнца в электричество даже в пасмурный день.
Новый материал на основе квантовых точек, созданный группой исследователей под руководством Теда Сарджента, профессора факультета электротехники и вычислительной техники Университета Торонто, впервые способен с заметной эффективностью (2−4%) улавливать и преобразовывать в энергию инфракрасное излучение Солнца. На основе результатов исследований новых материалов ученые предполагают, что подобные солнечные батареи могут со временем стать в несколько раз более эффективными, чем уже существующие.
Взвесь полупроводниковых наночастиц, называемых квантовыми точками, легко наносится на поверхность подобно аэрозольной краске, что существенно снижает стоимость производства подобных батарей — по оценкам группы Сарджента, стоимость материалов для покрытия 1 кв. м слоем квантовых точек толщиной 1 мкм составляет в настоящее время менее $20 (при массовом производстве эта цифра будет меньше). При этом подобная технология предоставляет очень большую гибкость в выборе формы батарей. Например, электромобиль, покрашенный такой краской, находясь на свету, теоретически может постоянно подзаряжать батарею.
Исследователи даже мечтают, что однажды «солнечные фермы», построенные с использованием подобного материала, будут построены в пустынях в таком количестве, что энергии, вырабатываемой ими, будет достаточно для обеспечения нужд всей планеты.
«Количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли, в 10000 раз превышает наше энергопотребление», — говорит Тед Сарджент. «Если мы покроем 0,1% земной поверхности высокоэффективными солнечными батареями», — добавляет ученый, — мы в принципе сможем заменить традиционные источники энергии новыми, экологичными и возобновляемыми".
Подобные солнечные батареи на основе квантовых точек, распределенных в полимерной матрице, сами по себе не являются новинкой. Но существующие материалы до сих пор были способны улавливать только видимый свет, в то время как инфракрасная часть солнечного спектра оставалсь «неохваченной». Новый материал — первый, который способный улавливать и преобразовывать инфракрасную часть спектра с эффективностью от 2 до 4,2% (последнее значение является рекордным для ближнего ИК-диапазона).
В конечном счете, посредством «солнечных ферм» можно будет улавливать большой объем солнечной энергии и использовать для наших нужд, утверждают ученые.
«Это потенциальная замена других источников электроэнергии, которые производят «парниковые газы» в качестве побочного эффекта — таких, как уголь», — говорит Сарджент.
В Японии, самом масштабном в мире рынке солнечной энергии, правительство предполагает, что к 2030 году половина энергоснабжения жилого сектора будет производиться на солнечных электростанциях — сейчас на них приходятся доли процента.
Главная сложность относительно использования солнечной энергии в настоящий момент — экономическая целесообразность.
Стоимость солнечной энергии при текущих затратах на производство составит 0,25−0,5 долларов США за киловатт-час. Это гораздо больше, чем средняя стоимость электроэнергии для жилых домов. Средняя цена в США по экспертным оценкам — менее, чем 10 центов за киловатт-час.
Но с новым материалом эта ситуация может измениться.
«Гибкая солнечнобатарейная плёнка может стать инструментом, переводящим солнечную энергию в экологичный и удобный источник энергии», — говорит Джон Вулф, специализирующийся на нанотехнологиях венчурный инвестор нью-йоркской компании «Lux Capital».
По материалам nationalgeographic.com и University of Toronto.
Солнечные батареи для частного дома. Плюсы и минусы солнечных батарей
Совсем недавно сама мысль о бесплатной электроэнергии казалась фантастической. Однако технологии не стоят на месте, и альтернативная энергетика завоевывает все больше поклонников. Все больше людей пользуются новейшими разработками, позволяющими обрести автономность без потери комфорта. Солнечные батареи являются действительно эффективным источником электроэнергии при соответствующих условиях.
Итак, что же это за условия и насколько эффективны солнечные батареи могут быть в нашем климатическом поясе?
Область применения
Солнечные батареи могут использоваться для обеспечения электрической энергией загородных домов, коттеджей и дачных поселков. Мобильные дома, а также постройки, расположенные вдали от основных линий электропередач. Санатории, дома отдыха и другие учреждения. Одним словом везде, где есть место для установки панелей, и имеется потребность в дополнительном источнике энергии.
Что такое солнечная батарея?
Солнечная батарея представляет собой многочисленные фотоэлектрические преобразователи, соединенных между собой в единую систему. Они превращают солнечную энергию в электрический ток.
Современные батареи могут достигать 40% эффективности. Однако для этого нужны соответствующие условия.
Как правило, имеет смысл устанавливать данные системы в районах, где большую часть года составляют солнечные дни. К тому же, стоит также учитывать и географическую широту, на которой расположен ваш дом, т.к. при приближении к полюсам солнечный луч теряет часть своей мощности. Вместе с тем, если в зимний период в вашем регионе много солнечных дней, то солнечные батареи могут существенно снизить потребление электроэнергии из городской сети.
Виды солнечных батарей
Солнечные батареи подразделяются на три больших семейства:
- Тонкопленочные.
- Монокристаллические.
- Поликристаллические.
Тонкопленочные солнечные батареи
Тонкопленочные батареи состоят из натянутых пленок, которые легко можно установить в любое удобное место. Не боятся пыли и могут работать даже в неблагоприятных условиях. В облачную погоду их эффективность снижается на 20%. Недорогие, но требуют большой площади для установки.
Монокристаллические батареи
Данный вид батарей изготавливается из большого количества индивидуальных ячеек, которые заливаются силиконом. Благодаря такой гидроизоляции они эффективно применяются в судоходстве. Также их можно устанавливать на кровлях. Естественно, солнечная сторона крыши будет более эффективно работать, но если по каким-то причинам нельзя установить батареи на южной стороне, можно переместить их на более затененный скат. При этом нужно помнить о том, что рассеянный свет менее эффективен.
Монокристаллические батареи имеют относительно небольшую массу, компактны в размерах. Их отличает гибкость, малый вес, компактность, надежность и долговечность. Просты в монтаже и зависят от прямых солнечных лучей. При этом даже легкая облачность может привести к прекращению выработки энергии.
Поликристаллические солнечные батареи
От монокристаллических отличаются тем, что в ячейках находятся кристаллы, направленные в разные стороны. Это позволяет улавливать рассеянный свет и меньше зависеть от прямого освещения.
Эти батареи нам наиболее знакомы по иллюстрациям. Они выпускаются в виде панелей благородного синего цвета. При этом они несколько дешевле, чем монокристаллические модели. Их успешно используют для освещения домов, административных зданий и даже улиц.
Почему именно солнечные батареи?
1. Солнце есть практически везде. Пока есть доступ к солнечному освещению, электроэнергия может быть получена при помощи данных устройств.
2. Автономность. Нет надобности в подключении к централизованной системе электроснабжения. Соответственно, можно снизить общие расходы на содержание дома. Нет нужды зависеть от ценовой политики местных энергетических магнатов.
3. Когда нужно подводить электрокабель в отдаленные деревни и фермы, порой намного дешевле установить солнечные батареи. Подсчитайте стоимость кабеля, столбов, техники и рабочих, и получится, что при меньшей волоките можно получить ту же услугу, и при этом быть самому себе хозяином.
4. Экологичность. Это основное преимущество данной технологии. Нет нужды использовать ископаемые ресурсы, которые, как известно, не возобновляются. Фотоэлементы не производят канцерогенных выбросов, не повышают уровень парниковых газов. Для их постоянной работы нет необходимости уничтожать и без того уже потрепанные лесные массивы.
5. Отсутствие лицензирования. Пока государство еще не приняло решение об обязательном лицензировании получения электроэнергии благодаря фотоэлементам, этим можно воспользоваться. Как известно, ничего бесплатного долго не бывает.
Можно ли использовать солнечные батареи в частном секторе?
Солнечные батареи с успехом могут использоваться не только в промышленных масштабах, но и в частном домостроении. Благодаря тому, что отечественная промышленность начинает выпускать продукцию, цены на нее значительно ниже их западных аналогов. С течением времени стоимость установок снижается, становясь более доступной для широкого круга покупателей.
Производители обычно предлагают продукцию, рассчитанную на 25-летний срок эксплуатации.
Насколько оправдано использование солнечных батарей для частного дома?
Теперь подсчитайте количество солнечных дней в вашей местности. Разделите стоимость оборудования на 25 лет и подсчитанные солнечные дни в году. И вы увидите, стоит ли использовать в вашем случае данные установки. Кроме того, учтите площадь, необходимую для получения 1 кВт электроэнергии для вашего региона. Это можно узнать достаточно легко у продавцов-консультантов, предлагающих солнечные батареи.
Также учтите и период наиболее активного солнечного излучения. Как правило, в наших широтах это летний период времени.
Теперь подумайте, для каких целей вам нужно электричество в этот период.
- Освещение.
- Получение горячей воды.
- Работа бытовых приборов.
С горячей водой может справиться солнечный коллектор, который стоит значительно дешевле, да и любой мастеровитый хозяин может изготовить его своими руками. При этом он сможет работать и в осенне-зимний сезон. На дачном участке и в частном секторе для нагрева воды в летний период издавна используются водогрейные емкости, работающие от тепловой энергии солнца.
А вот с освещением солнечная батарея вполне поможет вам справиться.
Чего не рассказывают рекламные проспекты – так это то, что вам придется регулярно менять аккумуляторы. И даже самая эффективная установка на фотоэлементах поставляет электричество сначала в аккумуляторы, а уже потом в систему электроснабжения дома.
Зная срок службы обычных автомобильных аккумуляторов и их стоимость, а также их емкость, можно узнать, во сколько обойдется техобслуживание солнечных батарей. А более эффективные специализированные энергонакопители будут стоить значительно дороже и в итоге обойдутся вам никак не дешевле.
Также нужно учитывать и КПД предлагаемых на вашей территории моделей. Далеко не все из них могут действительно эффективно работать в условиях русского климата.
Хоть реклама и говорит о том, что поверхность батарей не боится пыли, все же всем понятно, что покрытая пылью батарея будет работать гораздо менее эффективно. А срок службы ее элементов от этого не продлится. Поэтому нужно позаботиться о своевременной регулярной чистке поверхности панели.
Кроме того, в жаркую погоду электроника может отказываться работать.
В настоящее время пока данные технологии доступны не всем слоям общества. Однако современные тенденции позволяют говорить о том, что в скором будущем существующие недостатки будут устранены, а светлые головы ученых мужей придумают новые способы производства более дешевых моделей, которые будут доступны каждому желающему.
Применение солнечных батарей на даче. Видео
dekormyhome.ru
Отныне солнечные батареи могут быть разных цветов, даже белыми
Швейцарский центр электроники и микротехники (CSEM) представил инновационную технологию, что позволяет использовать фотоэлементы при строительстве домов в качестве незаметных и эффективных источников энергии, сообщает nashagazeta.
ерейти к использованию зеленой энергии хотели бы многие, но мало кто готов установить на крыше своего жилища солнечные панели, которые портят внешний вид. Изобретение CSEM может стать новым словом в строительной индустрии.
Ученые исследовательского центра CSEM сосредоточили свои усилия над тем, чтобы привнести разнообразие и таким способом расширить круг потенциальных потребителей солнечных панелей.
Основное отличие их изобретения заключается в том, что панель может быть белой или любого другого цвета, согласно пожеланиям клиента или архитектора. Ученым удалось также «спрятать» отдельные составляющие модуля, что позволит придать ему вид обычной детали внешней отделки дома.
Конечно, темный оттенок, который улучшает поглощение солнечного света, был избран для солнечных панелей не просто так. Белый цвет отражает свет, что в корне противоречит замыслу работы традиционных панелей.
Изобретение состоит из двух элементов: солнечной ячейки, чувствительной к инфракрасному излучению, которое будет перерабатываться в электричество, и нанопленки, пропускающий инфракрасное излучение и отражает видимую часть спектра. Кстати, белые батареи меньше нагреваются на солнце, что позволяет им работать при более низких температурах. Они могут быть использованы не только в строительстве, но и при производстве автомобилей или ноутбуков. Такие модули, как и стандартные солнечные батареи, легко изготовить на основе кристаллического кремния.
Производительность белых солнечных батарей составляет около 10%, что существенно меньше 18%, которые обеспечивают традиционные фотоэлементы.
Срок службы белых панелей такой же, как и обычных, — 25 лет. Кстати, белой наноплівкою, состав которой держится в секрете, можно покрыть и уже существующие солнечные элементы.
Новинка была представлена производителям на этой неделе в Невшателе. На рынке белые солнечные панели появятся примерно через год. По оценкам центра CSEM, стоимость квадратного метра белой солнечной батареи составит около 150-200 у.а. — это примерно на 50% дороже традиционных фотоэлементов.
strojdomsam.ru
Дизайнерские решения для солнечных батарей
До настоящего времени дизайнеры могли использовать для фасадов и крыш зданий только черные или серые солнечные батареи, особенно выбирать не приходилось.Установка на крыши и фасады зданий стандартных солнечных батарей для выработки электроэнергии значительно изменяет внешний вид строений, и не всегда в лучшую сторону. На данный момент на рынке широко представлены только тёмные солнечные панели.
Однако теперь, благодаря высокотехнологичной тонкой плёнке, разработчики смогли превратить солнечные энерго элементы в разноцветные панели, предоставляющие большой простор для творчества.«Пока недостаточно работы было сделано для того, чтобы объединить преобразователи солнечной энергии и элементы дизайна, что дало бы возможность создавать индивидуальные дизайнерские решения», говорит Кевин Фюксель, менеджер Института прикладной оптики и точного машиностроения Фраунхофер в городе Йена, Германия.
Фасадные солнечные батареи на Swiss Tech Convention Centers в Лозанне
Но положение вещей меняется к лучшему. Физики исследовательского института уже четыре года работают над созданием солнечных батарей с наноструктурой, которые можно было бы производить для массового рынка. Вместе с командой исследователей института Фраунхофер, ученые из Университета Фридриха Шиллера в Йене разрабатывают недорогие технологии производства, которые позволят не только повысить эффективность солнечных батарей, но и значительно расширят возможности для дизайнеров и архитекторов.
Силиконовые пластины, толщиной с бумажный лист, раскрасят солнечные батареи в разные цвета.
К. Фюксель в настоящее время работает над созданием разноцветных солнечных батарей на основе тончайших силиконовых пластин, толщиной не больше листа бумаги. Такие батареи предоставят простор для творчества в декоре фасадов и крыш домов.
Как это работает?
Силиконовый полупроводник, толщиной всего несколько микрометров, поглощает солнечный свет и превращает его в электроэнергию. Для того, чтобы большое количество света поступало на силиконовый субстрат, полупроводниковый слой снабжен оптически нейтральным защитным барьером (изолятором), на который наносится слой оксида толщиной сто нанометров.Этот светопроницаемый проводящий оксид (СПО) проводит электричество, он необходим для того, чтобы собрать и направить как можно больше световых частиц на слой полупроводника ниже.СПО обладает более низким светоотражающим индексом, по сравнению с силиконом, поэтому он работает как антиотражающее покрытие.
Простая конструкция такой SIS (полупроводник- изолятор- полупроводник) солнечной батареи, с прозрачным верхним слоем, обладает рядом преимуществ: помимо того, что такая панель способна собирать больше солнечного света, она так же может быть выполнена в разных цветах и формах.
Проект фасада здания института Fraunhofer в Штуттгарте с использованием дизайнерских солнечных батарей
«Цвет варьируется за счет изменения толщины прозрачного слоя проводящего оксида, что влияет на его светоотражающий индекс», говорит К.Фюксель.
Таким образом, исследователям удалось соединить силиконовые пластины с преобразователями солнечного света, толщиной с плёнку.
Так же им удалось продвинуться вперед в использовании инновационных материалов покрытия.
Оксид Индия-Олова — самый распространенный материал на сегодняшний день, однако он достаточно дорогой.Исследователи работают над применением более дешевого оксида цинка с добавлением алюминия, что позволит значительно удешевить производство, и предложить более выгодные цены потребителям.
Влияет ли как-то окрашивание в цвет на эффективность солнечных модулей?
Наличие цвета практически не влияет на эффективность батареи.Дополнительный прозрачный слой никак не сказывается на работе панелей.
Кроме того, тестирования показывают, что SIS элементы могут быть даже до 20% эффективнее.
allfacades.com
