Солнечная батарея (СБ) – панель, генерирующая электрический ток под воздействием солнечного света. Если выразиться проще это устройство, преобразующее энергию лучей солнца в электричество.
СБ состоит из нескольких элементов, основными из которых являются:
- Стеклянная столешница (выполнена из прочного стекла с антибликовым слоем, выполняет защитную функцию);
- Инкапсуляция (пластиковый защитный слой, ограждающий элементы, вырабатывающие энергию);
- Солнечные элементы (преобразуют световую энергию в электрическую);
- Задний лист (защитный лист, одновременно выполняющий функцию заземления);
- Рама (изготовляется из алюминия, обеспечивает прочность конструкции);
- Распределительная коробка (связующее звено с другими панелями и электроцепями).
В целом солнечная батарея представляет собой энергосистему, состоящую из нескольких взаимосвязанных солнечных панелей.
Типы солнечных панелей
В состав солнечной панели входят фотоэлементы, преобразующие солнечный свет в электричество постоянного тока. В зависимости от видов фотоэлементов и технологии их изготовления СБ делятся на четыре основных типа.
Монокристаллическая панель – в ячейках в качестве фотоэлемента используется один кремниевый кристалл. Считается самой простой СБ. Сложная в изготовлении, но обладает высоким эффектом преобразования энергии.
Поликристаллическая панель в одном элементе имеет множество кристаллов кремния. В сравнении с монокристаллической более проста в производстве, но и менее эффективна. Имеет более низкую стоимость, что немаловажно для индивидуального потребителя.
Поликристаллическая солнечная батарея
Тонкопленочная панель состоит из одного или нескольких слоев фотоэлементов. Менее эффективна в сравнении с поликристаллической панелью, соответственно дешевле для покупателя. Отличительной особенностью является низкий вес и гибкость.
Панель PERC – наиболее эффективная из всех видов СБ за счет наличия отражающего слоя света на обратной стороне панели. Такая конструктивная особенность позволяет использовать световой поток, проходящий через панель полностью. Обычно панели такого типа используются в коммерческих системах генерации электроэнергии, поскольку не относятся к разряду дешевых.
Окончательный выбор типа солнечной батареи зависит от множества факторов, к основным из которых можно отнести потребность в эффективности получения электроэнергии для промышленных организаций и покупательской способности для частных лиц.
Преимущества солнечных панелей
Автономная система получения электроэнергии от солнечных батарей имеет свои преимущества и недостатки в сравнении с другими источниками. К основным преимуществам относятся:
- Огромный запас энергии;
- Отсутствие технического обслуживания (система необслуживаемая на весь период эксплуатации);
- Бесшумная работа (нет трущихся деталей, выхлопа отработанных газов);
- Экологическая безопасность (нет вредных выбросов в атмосферу);
- Нет образования отходов (зола, шлаки, использованные продукты обслуживания не образуются);
- Минимальные затраты при эксплуатации;
- Энергетическая независимость (СБ не нуждаются в каких-либо дополнительных источниках электроэнергии);
- Длительный ресурс эксплуатации (более 30 лет).
Перечисленные и др. виды преимуществ явились основой широкого применения альтернативной электроэнергии в народном хозяйстве, в т. ч. частном секторе.
К сожалению, СБ не лишены недостатков. Главным из них является зависимость от погодных условий. Отсутствие солнечных дней делает систему не продуктивной. К недостаткам можно отнести высокую цену системы и необходимость специальных навыков при монтаже.
Применение СБ в народном хозяйстве
Сфера использования солнечных батарей в народном хозяйстве имеет тенденцию расширения. В настоящее время они с успехом применяются в промышленности, сельском хозяйстве, космической отрасли, строительстве, электронике, в бытовой сфере.
Энергия, выработанная СБ используется в промышленности для приведения в действие тепловых машин гелиоэлектростанций (ГЕЭС или СЭС), которые вырабатывают электричество в больших объемах. Полученная электроэнергия распределятся для питания предприятий, жилого сектора, станций зарядки электроавтомобилей и др. нужд.
В сельском хозяйстве СБ применяются для обогрева теплиц, обеспечения водоснабжения и др. целей.
В бытовой сфере автономная система позволяет полностью обеспечить энергопотребность частного домохозяйства (отопление, освещение, водоснабжение, работу бытовых приборов).
Схема водонагревательной сплит-системы частного дома
В космической отрасли СБ устанавливаются на объектах (МКС) для выработки энергии во время нахождения в космосе.
Электроника так же не обходится без солнечных батарей. Например, многие калькуляторы, радиоприемники и др. приборы оснащаются СБ.
Таким образом, солнечная батарея является довольно распространенным источником электроэнергии в современном мире. Растущая популярность альтернативной энергии обусловлена ее экологической безопасностью и минимальными затратами ее получения.
Испытание солнечных батарей
Перед отправкой потребителю солнечные батареи подвергаются множеству различных испытаний на соответствие предъявляемых к ним требованиям. С этой целью разработан ряд руководящих документов, регламентирующих методы испытаний:
- ГОСТ Р 56978-2016 «Батареи фотоэлектрические. Технические условия»;
- ГОСТ Р 56983-2016 «Устройства и системы фотоэлектрические с концентраторами. Методы испытаний»;
- ГОСТ 56980-2016 «Модули фотоэлектрические из кристаллического кремния наземные. Методы испытаний»;
- ГОСТ Р МЭК 61730-2-2013 «Модули фотоэлектрические. Оценка безопасности. Часть 2. Методы испытаний».
В качестве примера рассмотрим требования ГОСТ Р МЭК 62093-2013 «Системы фотоэлектрические. Компоненты фотоэлектрических систем. Методы испытания на стойкость к внешним воздействиям».
Стандарт дает алгоритм последовательности испытаний всех компонентов системы (см. рис. 1). Для проведения испытаний отбираются три образца из произведенной партии СБ.
Рисунок 1
Так же в стандарте приводится последовательность и общие условия проведения испытаний.
После проведения всех испытаний испытательная лаборатория должна подготовить отчет в соответствии требованиям ГОСТ ISO/IEC 17025-2019 об испытаниях качества с измеренными рабочими характеристиками и подробностями любых неисправностей.
