stringtranslate.com

Солнечная панель

Солнечная батарея, установленная на крыше

Солнечная панель — это устройство, преобразующее солнечный свет в электричество с помощью фотоэлектрических (PV) ячеек. Фотоэлектрические ячейки изготавливаются из материалов, которые при воздействии света производят возбужденные электроны . Электроны протекают по цепи и производят постоянный ток (DC), который может использоваться для питания различных устройств или храниться в батареях . Солнечные панели также известны как панели солнечных элементов , солнечные электрические панели или PV-модули .

Солнечные панели обычно располагаются в группах, называемых массивами или системами . Фотоэлектрическая система состоит из одной или нескольких солнечных панелей, инвертора , который преобразует постоянный ток в переменный ток (AC), а иногда и других компонентов, таких как контроллеры , счетчики и трекеры . Большинство панелей находятся на солнечных фермах или солнечных панелях на крышах, которые снабжают электросеть

Некоторые преимущества солнечных панелей заключаются в том, что они используют возобновляемый и чистый источник энергии, сокращают выбросы парниковых газов и снижают счета за электроэнергию. Некоторые недостатки заключаются в том, что они зависят от наличия и интенсивности солнечного света, требуют очистки и имеют высокие первоначальные затраты. Солнечные панели широко используются в жилых, коммерческих и промышленных целях, а также в космосе , часто вместе с батареями .

История

В 1839 году способность некоторых материалов создавать электрический заряд под воздействием света была впервые обнаружена французским физиком Эдмоном Беккерелем . [1] Хотя эти первые солнечные панели были слишком неэффективны даже для простых электрических устройств, их использовали в качестве инструмента для измерения света. [2]

Наблюдение Беккереля не было повторено до 1873 года, когда английский инженер-электрик Уиллоуби Смит обнаружил, что заряд может быть вызван светом, падающим на селен . После этого открытия Уильям Гриллс Адамс и Ричард Эванс Дэй опубликовали «Действие света на селен» в 1876 году, описав эксперимент, который они использовали для повторения результатов Смита. [1] [3]

В 1881 году американский изобретатель Чарльз Фриттс создал первую коммерческую солнечную панель, которая, по словам Фриттса, «работала непрерывно, постоянно и обладала значительной мощностью не только под воздействием солнечного света, но и тусклого, рассеянного дневного света». [4] Однако эти солнечные панели были очень неэффективны, особенно по сравнению с угольными электростанциями .

В 1939 году Рассел Ол создал конструкцию солнечной ячейки, которая используется во многих современных солнечных панелях. Он запатентовал свою конструкцию в 1941 году. [5] В 1954 году эта конструкция была впервые использована Bell Labs для создания первой коммерчески жизнеспособной кремниевой солнечной ячейки. [1]

Установщики солнечных панелей пережили значительный рост в период с 2008 по 2013 год. [6] Из-за этого роста у многих установщиков были проекты, которые не были «идеальными» солнечными крышами для работы, и им приходилось искать решения для затененных крыш и трудностей с ориентацией. [7] Первоначально эта проблема была решена путем повторной популяризации микроинверторов , а затем — путем изобретения оптимизаторов мощности.

Производители солнечных панелей объединились с компаниями, производящими микроинверторы, для создания модулей переменного тока, а компании, занимающиеся оптимизацией энергопотребления, объединились с производителями модулей для создания интеллектуальных модулей. [8] В 2013 году многие производители солнечных панелей анонсировали и начали поставлять свои решения в области интеллектуальных модулей. [9]

Теория и конструкция

От солнечного элемента к фотоэлектрической системе

Фотоэлектрические модули состоят из большого количества солнечных элементов и используют световую энергию ( фотоны ) Солнца для генерации электроэнергии посредством фотоэлектрического эффекта . Большинство модулей используют кристаллические кремниевые элементы на основе пластин или тонкопленочные элементы . Структурным ( несущим нагрузку ) элементом модуля может быть либо верхний слой, либо задний слой. Элементы должны быть защищены от механических повреждений и влаги. Большинство модулей жесткие, но также доступны полугибкие на основе тонкопленочных элементов. Элементы обычно соединяются электрически последовательно , один к другому до желаемого напряжения, а затем параллельно для увеличения тока. Мощность (в ваттах ) модуля представляет собой напряжение (в вольтах ), умноженное на ток (в амперах ), и зависит как от количества света, так и от электрической нагрузки, подключенной к модулю. Производственные характеристики солнечных панелей получены в стандартных условиях, которые обычно не являются истинными условиями эксплуатации, которым подвергаются солнечные панели на месте установки. [10]

Соединительная коробка PV крепится к задней части солнечной панели и функционирует как ее выходной интерфейс. Внешние соединения для большинства фотоэлектрических модулей используют разъемы MC4 для облегчения защищенных от непогоды соединений с остальной частью системы. Также можно использовать интерфейс питания USB . [11] Солнечные панели также используют металлические рамы, состоящие из компонентов стеллажей, кронштейнов, отражательных форм и желобов для лучшей поддержки конструкции панели. [ требуется ссылка ]

Методы соединения ячеек

Солнечные модульные элементы должны быть соединены вместе, чтобы сформировать модуль, с передними электродами, слегка блокирующими переднюю оптическую поверхность солнечного элемента. Чтобы максимизировать переднюю поверхность, доступную для солнечного света, и повысить эффективность солнечного элемента, производители используют различные методы соединения задних электродов солнечного элемента:

Массивы фотоэлектрических модулей

Один солнечный модуль может производить только ограниченное количество энергии; большинство установок содержат несколько модулей, добавляющих свои напряжения или токи. Фотоэлектрическая система обычно включает в себя массив фотоэлектрических модулей, инвертор , аккумуляторную батарею для хранения энергии, контроллер заряда, соединительную проводку, автоматические выключатели, предохранители, разъединители, вольтметры и, опционально, механизм слежения за солнцем . Оборудование тщательно выбирается для оптимизации выработки и хранения энергии, снижения потерь при передаче энергии и преобразования постоянного тока в переменный.

Умные солнечные модули

Смарт-модуль

Интеллектуальные модули отличаются от традиционных солнечных панелей, поскольку встроенная в модуль силовая электроника обеспечивает расширенные функциональные возможности, такие как отслеживание максимальной точки мощности на уровне панели , мониторинг и повышенную безопасность. [ необходима цитата ] Силовая электроника, прикрепленная к раме солнечного модуля или подключенная к фотоэлектрической цепи через разъем, не считается интеллектуальными модулями. [14]

Несколько компаний начали встраивать в каждый фотоэлектрический модуль различную встроенную силовую электронику, такую ​​как:

Технологии

Доля рынка фотоэлектрических технологий с 1980 г.

Большинство солнечных модулей в настоящее время производятся из кристаллического кремния (c-Si) солнечных элементов, изготовленных из поликристаллического или монокристаллического кремния . В 2021 году кристаллический кремний составлял 95% мирового производства фотоэлектрических систем, [16] [17] в то время как остальная часть общего рынка состоит из тонкопленочных технологий с использованием теллурида кадмия (CdTe), селенида меди, индия, галлия (CIGS) и аморфного кремния (a-Si) . [18]

Новые солнечные технологии третьего поколения используют усовершенствованные тонкопленочные элементы. Они обеспечивают относительно высокоэффективное преобразование при более низкой стоимости по сравнению с другими солнечными технологиями. Кроме того, в солнечных панелях на космических аппаратах обычно используются дорогостоящие, высокоэффективные и плотно упакованные прямоугольные многопереходные (MJ) элементы , поскольку они обеспечивают самое высокое отношение генерируемой мощности на килограмм, поднятый в космос. MJ-элементы представляют собой сложные полупроводники и изготавливаются из арсенида галлия (GaAs) и других полупроводниковых материалов. Еще одна новая технология фотоэлектрических систем, использующая MJ-элементы, — это концентраторные фотоэлектрические элементы (CPV).

Тонкая пленка

Тонкопленочные солнечные элементы, второе поколение фотоэлектрических (PV) солнечных элементов :

Тонкопленочные солнечные элементы — это тип солнечных элементов, изготовленных путем нанесения одного или нескольких тонких слоев ( тонких пленок или TF) фотоэлектрического материала на подложку, такую ​​как стекло, пластик или металл. Тонкопленочные солнечные элементы обычно имеют толщину от нескольких нанометров ( нм ) до нескольких микрометров ( мкм ) — намного тоньше, чем пластины, используемые в обычных солнечных элементах на основе кристаллического кремния (c-Si), толщина которых может достигать 200 мкм. Тонкопленочные солнечные элементы коммерчески используются в нескольких технологиях, включая теллурид кадмия (CdTe), диселенид меди-индия-галлия (CIGS) и аморфный тонкопленочный кремний (a-Si, TF-Si).

Солнечные элементы часто классифицируются на так называемые поколения на основе активных (поглощающих солнечный свет) слоев, используемых для их производства, при этом наиболее хорошо зарекомендовавшие себя или солнечные элементы первого поколения изготавливаются из моно- или поликристаллического кремния . Это доминирующая технология, используемая в настоящее время в большинстве солнечных фотоэлектрических систем . Большинство тонкопленочных солнечных элементов классифицируются как второе поколение , изготовленное с использованием тонких слоев хорошо изученных материалов, таких как аморфный кремний (a-Si), теллурид кадмия (CdTe), селенид галлия-индия-меди (CIGS) или арсенид галлия (GaAs). Солнечные элементы, изготовленные из более новых, менее известных материалов, классифицируются как солнечные элементы третьего поколения или новые солнечные элементы. Сюда входят некоторые инновационные тонкопленочные технологии, такие как перовскитные , сенсибилизированные красителем , квантовые точки , органические и тонкопленочные солнечные элементы CZTS .

Тонкопленочные элементы имеют ряд преимуществ по сравнению с кремниевыми солнечными элементами первого поколения, в том числе они легче и гибче благодаря своей тонкой конструкции. Это делает их пригодными для использования в интегрированных в здания фотоэлектрических элементах и ​​в качестве полупрозрачного фотоэлектрического материала для остекления, который можно ламинировать на окна. Другие коммерческие приложения используют жесткие тонкопленочные солнечные панели (проложенные между двумя стеклами) на некоторых из крупнейших в мире фотоэлектрических электростанций . Кроме того, материалы, используемые в тонкопленочных солнечных элементах, обычно производятся с использованием простых и масштабируемых методов, более экономичных, чем элементы первого поколения, что во многих случаях приводит к меньшему воздействию на окружающую среду, такому как выбросы парниковых газов (ПГ) . Тонкопленочные элементы также обычно превосходят возобновляемые и невозобновляемые источники для производства электроэнергии с точки зрения токсичности для человека и выбросов тяжелых металлов .

Несмотря на первоначальные проблемы с эффективным преобразованием света , особенно среди фотоэлектрических материалов третьего поколения, по состоянию на 2023 год некоторые тонкопленочные солнечные элементы достигли эффективности до 29,1% для однопереходных тонкопленочных GaAs-элементов, что превышает максимальный показатель эффективности в 26,1% для стандартных однопереходных солнечных элементов первого поколения. Многопереходные концентраторные элементы, включающие тонкопленочные технологии, достигли эффективности до 47,6% по состоянию на 2023 год. [19]

Тем не менее, было обнаружено, что многие тонкопленочные технологии имеют более короткий срок службы и более высокие скорости деградации, чем ячейки первого поколения в ускоренных испытаниях на срок службы , что способствовало их несколько ограниченному развертыванию. В глобальном масштабе доля рынка фотоэлектрических технологий остается около 5% по состоянию на 2023 год. [20] Однако тонкопленочная технология стала значительно более популярной в Соединенных Штатах, где только ячейки CdTe составили почти 30% нового развертывания в масштабах коммунального обслуживания в 2022 году. [21]

Монтаж и отслеживание

Солнечные модули, установленные на солнечных трекерах
Рабочие устанавливают солнечные панели на крышах жилых домов

Земля

Крупные промышленные солнечные электростанции часто используют наземные фотоэлектрические системы. Их солнечные модули удерживаются на месте стойками или рамами, которые крепятся к наземным опорам. [22] [23] Наземные опоры включают:

Монтаж солнечной батареи на земле
Вертикальная двусторонняя солнечная батарея
Агроэлектрические вертикальные двусторонние солнечные панели
Выходная мощность вертикальной двухсторонней солнечной батареи и солнечной батареи, ориентированной на юг
  Вертикальный двусторонний
  Солнечная батарея, ориентированная на юг

Вертикальные двусторонние солнечные элементы ориентированы на восток и запад, чтобы улавливать солнечное излучение более эффективно утром и вечером. Применения включают агровольтаику , солнечные ограждения, шумоподавители на шоссе и железной дороге и баррикады . [24]

Крыша

Солнечные энергосистемы, монтируемые на крыше, состоят из солнечных модулей, удерживаемых на месте стойками или рамами, прикрепленными к опорам для монтажа на крыше. [25] Опоры для монтажа на крыше включают в себя:

Солнечный навес

Парковка с солнечным навесом в Нью-Хейвене у отеля Marcel. Под навесом находятся зарядные устройства EV уровня 2 , а сзади — Tesla Supercharger на 12 мест .

Солнечные навесы — это солнечные батареи , которые устанавливаются поверх традиционного навеса . Эти навесы могут быть навесом для парковки, навесом для машины , беседкой , перголой или покрытием для патио .

Есть много преимуществ, которые включают в себя максимизацию пространства, доступного в городских районах, а также предоставление тени для автомобилей. Производимая энергия может быть использована для создания зарядных станций для электромобилей (EV). [26]

Портативный

Портативные солнечные панели могут обеспечить электрический ток, достаточный для зарядки устройств (мобильных телефонов, радиоприемников и т. д.) через USB-порт или для зарядки внешнего аккумулятора.

Особые характеристики панелей включают высокую гибкость, высокую прочность и водонепроницаемость. Они хороши для путешествий или кемпинга.

Солнечная панель 5 В, 2 А, 10 Вт с USB-портом

Отслеживание

Солнечные трекеры увеличивают энергию, вырабатываемую модулем, за счет механической сложности и увеличения потребности в обслуживании. Они определяют направление Солнца и наклоняют или поворачивают модули по мере необходимости для максимального воздействия света. [27] [28]

В качестве альтернативы, фиксированные стойки могут удерживать модули неподвижно в течение дня под заданным наклоном ( зенитный угол ) и обращенными в заданном направлении ( азимутальный угол ). Углы наклона, эквивалентные широте установки, являются обычным явлением. Некоторые системы также могут регулировать угол наклона в зависимости от времени года. [29]

С другой стороны, обычно развертываются массивы, ориентированные на восток и запад (например, покрывающие крышу, ориентированную на восток-запад). Даже если такие установки не будут производить максимально возможную среднюю мощность от отдельных солнечных панелей, стоимость панелей теперь обычно ниже, чем стоимость механизма слежения, и они могут обеспечить более экономически ценную мощность во время утренних и вечерних пиковых нагрузок, чем системы, ориентированные на север или юг. [30]

Концентратор

Некоторые специальные солнечные фотоэлектрические модули включают концентраторы , в которых свет фокусируется линзами или зеркалами на меньшие ячейки. Это позволяет экономически эффективно использовать высокоэффективные, но дорогие ячейки (например, арсенид галлия ) с компромиссом использования более высокой площади солнечного воздействия. [ необходима цитата ] Концентрация солнечного света также может повысить эффективность примерно до 45%. [31]

Захват света

Количество света, поглощаемого солнечным элементом, зависит от угла падения любого прямого солнечного света, попадающего на него. Это отчасти потому, что количество, падающее на панель, пропорционально косинусу угла падения, а отчасти потому, что при большом угле падения отражается больше света. Чтобы максимизировать общую выходную энергию, модули часто ориентируют на юг (в Северном полушарии) или на север (в Южном полушарии) и наклоняют в соответствии с широтой. Для поддержания небольшого угла падения можно использовать отслеживание Солнца .

Солнечные панели часто покрываются антибликовым покрытием , которое представляет собой один или несколько тонких слоев веществ с показателями преломления, промежуточными между показателями преломления кремния и воздуха. Это вызывает деструктивную интерференцию в отраженном свете, уменьшая его количество. Производители фотоэлектрических систем работают над уменьшением отражательной способности с помощью улучшенных антибликовых покрытий или текстурированного стекла. [32] [33]

Кривая мощности

Типичная кривая напряжения/тока для отдельных незатененных солнечных панелей. Отслеживание точки максимальной мощности гарантирует, что будет собрано как можно больше энергии.

В общем случае с отдельными солнечными панелями, если потребляется недостаточно тока, то мощность не максимизируется. Если потребляется слишком много тока, то напряжение падает. Оптимальное потребление тока примерно пропорционально количеству солнечного света, падающего на панель. Мощность солнечной панели определяется значением MPP (максимальной точки мощности) солнечных панелей при полном солнечном свете.

Инверторы

Солнечные инверторы преобразуют постоянный ток, вырабатываемый панелями, в переменный ток.

Кривая мощности/напряжения частично затененного фотоэлектрического модуля с обозначенными локальными и глобальными значениями максимальной мощности (MPP)

MPP (максимальная точка мощности) солнечной панели состоит из напряжения MPP (V mpp ) и тока MPP (I mpp ). Выполняя отслеживание максимальной точки мощности (MPPT), солнечный инвертор измеряет выход (кривая IV) солнечного элемента и прикладывает правильную электрическую нагрузку для получения максимальной мощности.

Солнечная панель переменного тока (AC ) имеет небольшой микроинвертор постоянного тока в переменный на задней стороне и вырабатывает переменный ток без внешнего разъема постоянного тока . Модули переменного тока определяются Underwriters Laboratories как самая маленькая и самая полная система для сбора солнечной энергии. [34] [ для проверки нужна цитата ]

Микроинверторы работают независимо, позволяя каждой панели выдавать максимально возможную мощность для заданного количества солнечного света, но они могут быть более дорогими. [35]

Взаимосвязь модулей

Пример подключения: блокировочный диод подключается последовательно к каждой цепочке модулей, тогда как байпасные диоды подключаются параллельно модулям.

Электрические соединения модулей выполняются с помощью проводов, которые отводят ток от модулей и имеют размеры, соответствующие номинальному току и условиям неисправности, а иногда включают в себя встроенные предохранители.

Панели обычно соединяются последовательно по одной или несколько панелей, образуя цепочки для достижения желаемого выходного напряжения, а цепочки могут быть соединены параллельно для обеспечения желаемой токовой нагрузки (в амперах) фотоэлектрической системы.

В строковых соединениях напряжения модулей складываются, но ток определяется панелью с наименьшей производительностью. Это известно как «эффект рождественского света». В параллельных соединениях напряжения будут одинаковыми, но токи складываются. Массивы соединяются так, чтобы соответствовать требованиям инверторов по напряжению и не превышать пределы тока.

Блокирующие и обходные диоды могут быть встроены в модуль или использоваться снаружи для решения проблемы частичного затенения массива, чтобы максимизировать выход. Для последовательных соединений обходные диоды размещаются параллельно с модулями, чтобы позволить току обходить затененные модули, которые в противном случае серьезно ограничили бы ток. Для параллельных соединений блокирующий диод может быть размещен последовательно с каждой строкой модуля, чтобы предотвратить протекание тока в обратном направлении через затененные строки, тем самым закорачивая другие строки.

Соединители

Наружные солнечные панели обычно оснащены разъемами MC4 , автомобильные солнечные панели могут включать дополнительную розетку и/или USB- адаптер, а внутренние панели могут иметь микроинвертор .

Эффективность

Сообщается о хронологии рекордных показателей эффективности преобразования энергии солнечных модулей с 1988 года ( Национальная лаборатория возобновляемой энергии ) [36]

Каждый модуль оценивается по выходной мощности постоянного тока в стандартных условиях испытаний (STC), и, следовательно, выходная мощность на месте может варьироваться. Мощность обычно составляет от 100 до 365 Вт (Вт). Эффективность модуля определяет площадь модуля при одинаковой номинальной выходной мощности — модуль с эффективностью 8% и мощностью 230 Вт будет иметь вдвое большую площадь, чем модуль с эффективностью 16% и мощностью 230 Вт. Некоторые коммерчески доступные солнечные модули имеют эффективность, превышающую 24%. [37] [38] В настоящее время [ требуется обновление ] наилучший достигнутый коэффициент преобразования солнечного света (эффективность солнечного модуля) составляет около 21,5% в новых коммерческих продуктах [39] , как правило, ниже, чем эффективность их ячеек в изоляции. Наиболее эффективные серийно выпускаемые солнечные модули имеют значения плотности мощности до 175 Вт/м 2 (16,22 Вт/фут 2 ). [40]

Кривая зависимости тока от напряжения модуля предоставляет полезную информацию о его электрических характеристиках. [41] Производственные процессы часто вызывают различия в электрических параметрах различных фотоэлектрических модулей, даже в ячейках одного типа. Поэтому только экспериментальное измерение кривой I–V позволяет нам точно установить электрические параметры фотоэлектрического устройства. Это измерение предоставляет весьма важную информацию для проектирования, установки и обслуживания фотоэлектрических систем. Как правило, электрические параметры фотоэлектрических модулей измеряются с помощью испытаний в помещении. Однако испытания на открытом воздухе имеют важные преимущества, такие как отсутствие необходимости в дорогостоящем искусственном источнике света, отсутствие ограничений на размер образца и более однородное освещение образца.

Коэффициент мощности солнечных панелей ограничен в первую очередь географической широтой и значительно варьируется в зависимости от облачности, пыли, продолжительности дня и других факторов. В Соединенном Королевстве сезонный коэффициент мощности колеблется от 2% (декабрь) до 20% (июль), при этом среднегодовой коэффициент мощности составляет 10–11%, в то время как в Испании это значение достигает 18%. [42] Во всем мире коэффициент мощности для фотоэлектрических ферм коммунального масштаба составил 16,1% в 2019 году. [43] [ ненадежный источник? ]

Перегрев является наиболее важным фактором эффективности солнечной панели. [44]

Эффективность, зависящая от радиации

В зависимости от конструкции фотоэлектрические модули могут вырабатывать электроэнергию из диапазона частот света , но обычно не могут охватить весь диапазон солнечного излучения (в частности, ультрафиолетового , инфракрасного и слабого или рассеянного света). Следовательно, большая часть падающей солнечной энергии тратится солнечными модулями впустую, и они могут давать гораздо более высокую эффективность, если освещаются монохроматическим светом. Поэтому другая концепция дизайна заключается в разделении света на шесть-восемь различных диапазонов длин волн, которые будут производить разный цвет света, и направлении лучей на различные ячейки, настроенные на эти диапазоны. [45]

Производительность и ухудшение

На этой диаграмме показано влияние облаков на выработку солнечной энергии.

Производительность модуля обычно оценивается в стандартных условиях испытаний (STC): освещенность 1000 Вт/м2 , солнечный спектр AM 1,5 и температура модуля 25 °C. [46] Фактическое напряжение и выходной ток модуля изменяются по мере изменения условий освещения, температуры и нагрузки, поэтому никогда не существует одного определенного напряжения, при котором работает модуль. Производительность варьируется в зависимости от географического положения, времени суток, дня года, количества солнечного излучения , направления и наклона модулей, облачности, затенения, загрязнения , состояния заряда и температуры. Производительность модуля или панели можно измерить в различные промежутки времени с помощью токоизмерительного клеща постоянного тока или шунта и зарегистрировать, построить график или диаграмму с помощью самописца или регистратора данных.

Для оптимальной производительности солнечная панель должна быть сделана из одинаковых модулей, ориентированных в одном направлении перпендикулярно прямому солнечному свету. Обходные диоды используются для обхода сломанных или затененных панелей и оптимизации выходной мощности. Эти обходные диоды обычно размещаются вдоль групп солнечных элементов для создания непрерывного потока. [47]

Электрические характеристики включают номинальную мощность (P MAX , измеряется в Вт ), напряжение холостого хода (V OC ), ток короткого замыкания (I SC , измеряется в амперах ), максимальное напряжение мощности (V MPP ), максимальный ток мощности (I MPP ), пиковую мощность ( ватт-пик , W p ) и эффективность модуля (%).

Напряжение холостого хода или V OC — это максимальное напряжение, которое может вырабатывать модуль, когда он не подключен к электрической цепи или системе. [48] V OC можно измерить с помощью вольтметра непосредственно на клеммах освещенного модуля или на его отключенном кабеле.

Пиковая мощность, W p , является максимальной выходной мощностью в стандартных условиях тестирования (не максимально возможной выходной мощностью). Типичные модули, которые могут иметь размеры приблизительно 1 на 2 метра (3 фута × 7 футов), будут иметь номинал от 75 Вт до 600 Вт, в зависимости от их эффективности. Во время тестирования тестовые модули сортируются в соответствии с результатами их тестирования, и типичный производитель может оценивать свои модули с шагом 5 Вт и либо оценивать их как +/- 3%, +/-5%, +3/-0% или +5/-0%. [49] [50] [51]

Влияние температуры

Производительность фотоэлектрического (PV) модуля зависит от условий окружающей среды, в основном от глобальной падающей освещенности G в плоскости модуля. Однако температура T p–n-перехода также влияет на основные электрические параметры: ток короткого замыкания ISC, напряжение холостого хода VOC и максимальную мощность Pmax. В целом известно, что VOC показывает значительную обратную корреляцию с T, в то время как для ISC эта корреляция прямая, но более слабая, так что это увеличение не компенсирует уменьшение VOC. Как следствие, Pmax уменьшается при увеличении T. Эта корреляция между выходной мощностью солнечного элемента и рабочей температурой его перехода зависит от полупроводникового материала и обусловлена ​​влиянием T на концентрацию, время жизни и подвижность собственных носителей, т. е. электронов и зазоров. внутри фотоэлектрического элемента.

Температурная чувствительность обычно описывается температурными коэффициентами, каждый из которых выражает производную параметра, к которому он относится, по отношению к температуре перехода. Значения этих параметров можно найти в любом техническом описании фотоэлектрического модуля; они следующие:

- β: коэффициент изменения VOC относительно T, определяемый как ∂VOC/∂T.

- α: Коэффициент вариации ISC относительно T, определяемый как ∂ISC/∂T.

- δ: Коэффициент вариации Pmax относительно T, определяемый как ∂Pmax/∂T.

Методы оценки этих коэффициентов по экспериментальным данным можно найти в литературе [52].

Деградация

Способность солнечных модулей выдерживать повреждения, вызванные дождем, градом , сильной снеговой нагрузкой и циклами жары и холода, различается у разных производителей, хотя большинство солнечных панелей на рынке США имеют сертификат UL, что означает, что они прошли испытания на устойчивость к граду. [53]

Потенциально-индуцированная деградация (также называемая ПИД) — это потенциально-индуцированная деградация производительности в кристаллических фотоэлектрических модулях, вызванная так называемыми блуждающими токами. [54] Этот эффект может привести к потере мощности до 30%. [55]

Достижения в области фотоэлектрических технологий привели к процессу «легирования» кремниевой подложки для снижения энергии активации, тем самым делая панель более эффективной в преобразовании фотонов в извлекаемые электроны. [56]

Химические вещества, такие как бор (p-типа), применяются в полупроводниковом кристалле для создания донорных и акцепторных энергетических уровней, существенно более близких к валентной и проводящей зонам. [57] При этом добавление примеси бора позволяет уменьшить энергию активации в двадцать раз с 1,12 эВ до 0,05 эВ. Поскольку разность потенциалов (E B ) настолько мала, бор способен термически ионизироваться при комнатных температурах. Это позволяет свободным носителям энергии в проводящей и валентной зонах, тем самым обеспечивая большую конверсию фотонов в электроны.

Выходная мощность фотоэлектрического (PV) устройства со временем уменьшается. Это уменьшение происходит из-за воздействия солнечной радиации, а также других внешних условий. Индекс деградации, который определяется как годовой процент потери выходной мощности, является ключевым фактором в определении долгосрочной производительности фотоэлектрической установки. Чтобы оценить эту деградацию, процент снижения, связанный с каждым из электрических параметров. Индивидуальная деградация фотоэлектрического модуля может существенно повлиять на производительность всей цепочки. Кроме того, не все модули в одной установке снижают свою производительность с одинаковой скоростью. Учитывая набор модулей, подвергающихся длительному воздействию внешних условий, необходимо учитывать индивидуальную деградацию основных электрических параметров и увеличение их дисперсии. Поскольку каждый модуль имеет тенденцию к деградации по-разному, поведение модулей будет все больше отличаться с течением времени, что отрицательно скажется на общей производительности установки. [ необходима цитата ]

В литературе имеется несколько исследований, посвященных анализу деградации мощности модулей на основе различных фотоэлектрических технологий. Согласно недавнему исследованию [58] , деградация кристаллических кремниевых модулей очень регулярна, колеблясь между 0,8% и 1,0% в год.

С другой стороны, если проанализировать производительность тонкопленочных фотоэлектрических модулей, то наблюдается начальный период сильной деградации (который может длиться несколько месяцев и даже до 2 лет), за которым следует более поздняя стадия, на которой деградация стабилизируется, будучи затем сопоставимой с деградацией кристаллического кремния. [59] Сильные сезонные колебания также наблюдаются в таких тонкопленочных технологиях, поскольку влияние солнечного спектра намного больше. Например, для модулей из аморфного кремния, микроморфного кремния или теллурида кадмия мы говорим о годовых темпах деградации в течение первых лет от 3% до 4%. [60] Однако другие технологии, такие как CIGS, показывают гораздо более низкие темпы деградации, даже в те ранние годы.

Обслуживание

Генеральная очистка наземных солнечных панелей на золотом руднике Шанта в Танзании
Более глубокая очистка с помощью мойки под давлением солнечных панелей навеса для автомобиля в Googleplex, Маунтин-Вью, Калифорния

Эффективность преобразования солнечной панели, обычно в диапазоне 20%, снижается из-за накопления пыли, грязи, пыльцы и других частиц на солнечных панелях, что в совокупности называется загрязнением . «Грязная солнечная панель может снизить свои энергетические возможности до 30% в районах с высоким содержанием пыли/пыльцы или в пустыне», - говорит Шеймус Карран, доцент кафедры физики в Университете Хьюстона и директор Института наноэнергетики, который специализируется на проектировании, проектировании и сборке наноструктур. [61] Средний уровень потерь от загрязнения в мире в 2018 году оценивается как минимум в 3% - 4%. [62]

По состоянию на 2019 год оплата чистки солнечных панелей является выгодной инвестицией во многих регионах. [62] Однако в некоторых регионах чистка нерентабельна. В Калифорнии по состоянию на 2013 год финансовые потери, вызванные загрязнением, редко были достаточными, чтобы оправдать стоимость мойки панелей. В среднем панели в Калифорнии теряли чуть менее 0,05% своей общей эффективности в день. [63]

Существуют также профессиональные опасности, связанные с установкой и обслуживанием солнечных панелей. Исследование, проведенное в Великобритании в 2015–2018 годах, изучило 80 случаев пожаров, связанных с фотоэлектрическими системами, причем более 20 «серьезных пожаров» были напрямую вызваны установкой фотоэлектрических систем, включая 37 жилых зданий и 6 солнечных ферм. В 1 ⁄ трети случаев первопричина не была установлена, а в большинстве других случаев причиной пожаров были некачественная установка, неисправный продукт или проблемы с конструкцией. Наиболее частым элементом, вызывающим пожары, были изоляторы постоянного тока. [64]

Исследование, проведенное компанией kWh Analytics в 2021 году, определило средний годовой уровень деградации фотоэлектрических систем на уровне 1,09% для жилых и 0,8% для нежилых, что почти вдвое больше, чем предполагалось ранее. [65] Исследование надежности модулей в 2021 году выявило тенденцию к росту показателей отказов солнечных модулей: у 30% производителей наблюдаются отказы безопасности, связанные с распределительными коробками (рост с 20%), а у 26% — отказы спецификаций материалов (рост с 20%). [66]

Методы очистки солнечных панелей можно разделить на 5 групп: ручные инструменты, механизированные инструменты (например, щетки, установленные на тракторе), установленные гидравлические системы (например, разбрызгиватели), установленные роботизированные системы и развертываемые роботы. Ручные инструменты для очистки являются, безусловно, наиболее распространенным методом очистки, скорее всего, из-за низкой стоимости покупки. Однако в исследовании, проведенном в Саудовской Аравии в 2014 году, было обнаружено, что «установленные роботизированные системы, механизированные системы и установленные гидравлические системы, вероятно, являются тремя наиболее перспективными технологиями для использования при очистке солнечных панелей». [67]

Отходы и переработка

В 2021 году было 30 тысяч тонн отходов фотоэлектрических систем, и, по оценкам Bloomberg NEF, годовой объем вырастет до более чем 1 миллиона тонн к 2035 году и более 10 миллионов к 2050 году. [68] Для сравнения, в 2022 году угольной энергетикой было произведено 750 миллионов тонн отходов летучей золы . [69] В Соединенных Штатах около 90% выведенных из эксплуатации солнечных панелей по состоянию на 2023 год оказываются на свалках. [70] Большинство частей солнечного модуля могут быть переработаны, включая до 95% определенных полупроводниковых материалов или стекла, а также большое количество черных и цветных металлов. [71] Некоторые частные компании и некоммерческие организации принимают обратно и перерабатывают отслужившие свой срок модули. [72] Законодательство ЕС требует от производителей гарантировать, что их солнечные панели перерабатываются надлежащим образом. Аналогичное законодательство разрабатывается в Японии , Индии и Австралии . [73] В австралийском отчете за 2023 год говорится, что существует рынок качественных бывших в употреблении панелей, и даются рекомендации по увеличению повторного использования. [74] : 33 

Возможности переработки зависят от типа технологии, используемой в модулях:

С 2010 года проводится ежегодная европейская конференция, объединяющая производителей, переработчиков и исследователей для обсуждения будущего переработки фотоэлектрических модулей. [80] [81]

Производство

Производство фотоэлектрических систем следовало классическому эффекту кривой обучения , при котором значительное снижение затрат происходило наряду с большим ростом эффективности и объемов производства. [83]

С ростом установки фотоэлектрических систем более чем на 100% в годовом исчислении производители фотоэлектрических модулей значительно увеличили поставки солнечных модулей в 2019 году. Они активно расширяли свои мощности и превратились в игроков на рынке гигаватт-гигаватт . [84] По данным Pulse Solar, пять из десяти крупнейших компаний по производству фотоэлектрических модулей в 2019 году отметили рост производства солнечных панелей не менее чем на 25% по сравнению с 2019 годом. [85]

Основа производства большинства солнечных панелей в основном основана на использовании кремниевых ячеек. Эти кремниевые ячейки обычно имеют эффективность 10–20% [86] при преобразовании солнечного света в электричество, а более новые модели производства превышают 22%. [87]

В 2018 году в пятерку крупнейших мировых производителей солнечных модулей по объему отгруженной мощности в течение календарного 2018 года вошли Jinko Solar , JA Solar , Trina Solar , Longi solar и Canadian Solar . [88]

Цена

Закон Свенсона , гласящий, что цены на солнечные модули снижаются примерно на 20% при каждом удвоении установленной мощности, определяет « скорость обучения » солнечной фотоэлектричества . [89] [90]

Цена на солнечную электроэнергию продолжает падать, так что во многих странах она стала дешевле, чем электроэнергия, получаемая из ископаемого топлива из электросети с 2012 года, явление, известное как паритет сети . [91] С ростом глобальной осведомленности такие учреждения, как IRS, приняли формат налогового кредита, возвращая часть стоимости любой солнечной батареи для личного пользования. [92] Цена солнечной батареи только продолжает падать.

Информация о средних ценах делится на три ценовые категории: те, кто покупает небольшие количества (модули всех размеров в диапазоне киловатт в год), покупатели среднего ценового диапазона (обычно до 10 МВт в год) и покупатели больших количеств (что само собой разумеется — и с доступом к самым низким ценам). В долгосрочной перспективе явно наблюдается систематическое снижение цен на ячейки и модули. Например, в 2012 году было подсчитано, что стоимость количества за ватт составляла около 0,60 долл. США, что было в 250 раз ниже стоимости в 1970 году в 150 долл. США. [93] [94] Исследование 2015 года показывает, что цена за кВтч падает на 10% в год с 1980 года, и прогнозирует, что солнечная энергия может вносить 20% от общего потребления электроэнергии к 2030 году, тогда как Международное энергетическое агентство прогнозирует 16% к 2050 году. [95]

Реальные затраты на производство энергии во многом зависят от местных погодных условий. В облачной стране, такой как Великобритания, стоимость произведенного кВт·ч выше, чем в более солнечных странах, таких как Испания.

Краткосрочные нормализованные сравнения затрат, демонстрирующие ценность различных технологий генерации электроэнергии [96]
Долгосрочные нормализованные сравнения затрат, демонстрирующие ценность различных технологий генерации электроэнергии [96]

Согласно RMI , элементы баланса системы (BoS), то есть немодульная стоимость немикроинверторных солнечных модулей (таких как проводка, преобразователи, стеллажные системы и различные компоненты), составляют около половины общей стоимости установок.

Для коммерческих солнечных электростанций, где электроэнергия продается в сеть электропередачи, стоимость солнечной энергии должна соответствовать оптовой цене на электроэнергию. Этот момент иногда называют «оптовым сетевым паритетом» или «шинным паритетом». [91]

Стандарты

Стандарты, обычно используемые в фотоэлектрических модулях:

Приложения

Существует множество практических применений для использования солнечных панелей или фотоэлектричества. Сначала их можно использовать в сельском хозяйстве в качестве источника энергии для орошения. В здравоохранении солнечные панели можно использовать для охлаждения медицинских принадлежностей. Их также можно использовать для инфраструктуры. Фотоэлектрические модули используются в фотоэлектрических системах и включают в себя большое разнообразие электрических устройств :

Ограничения

Влияние на электросеть

С ростом уровня фотоэлектрических систем на крышах поток энергии становится двусторонним. Когда локальной генерации больше, чем потребления, электроэнергия экспортируется в сеть. Однако электрическая сеть традиционно не рассчитана на двустороннюю передачу энергии. Поэтому могут возникнуть некоторые технические проблемы. Например, в Квинсленде, Австралия, к концу 2017 года более 30% домохозяйств использовали фотоэлектрические системы на крышах. Кривая утки часто появлялась во многих сообществах с 2015 года. Проблема перенапряжения может возникнуть, когда электроэнергия течет от домохозяйств с фотоэлектрическими системами обратно в сеть. [97] Существуют решения для управления проблемой перенапряжения, такие как регулирование коэффициента мощности инвертора фотоэлектрических систем, новое оборудование для контроля напряжения и энергии на уровне распределителя электроэнергии, повторная прокладка электрических проводов, управление спросом и т. д. Часто существуют ограничения и затраты, связанные с этими решениями.

Для того чтобы солнечная батарея на крыше могла обеспечить достаточное резервное питание во время отключения электроэнергии, часто также требуется аккумулятор . [98]

Гарантия качества

Обеспечение качества солнечных модулей включает тестирование и оценку солнечных элементов и солнечных панелей для обеспечения соответствия требованиям к их качеству. Ожидается, что солнечные модули (или панели) будут иметь длительный срок службы от 20 до 40 лет. [99] Они должны непрерывно и надежно передавать и поставлять ожидаемую мощность. Солнечные модули можно тестировать с помощью комбинации физических испытаний, лабораторных исследований и численного анализа . [100] Кроме того, солнечные модули необходимо оценивать на разных этапах их жизненного цикла. Различные компании, такие как Southern Research Energy & Environment, SGS Consumer Testing Services, TÜV Rheinland , Sinovoltaics, Clean Energy Associates (CEA), CSA Solar International и Enertis, предоставляют услуги по обеспечению качества солнечных модулей. «Внедрение последовательных прослеживаемых и стабильных производственных процессов становится обязательным для защиты и обеспечения качества фотоэлектрических модулей» [101]

Этапы тестирования

Этапы жизненного цикла тестирования солнечных модулей могут включать: концептуальную фазу, фазу производства , транспортировку и установку, фазу ввода в эксплуатацию и фазу эксплуатации. В зависимости от фазы тестирования могут применяться различные принципы тестирования.

Концептуальная фаза

Первый этап может включать проверку конструкции , где ожидаемый выход модуля тестируется с помощью компьютерного моделирования. Далее тестируется способность модуля выдерживать условия естественной среды, такие как температура , дождь , град , снег , коррозия , пыль , молния , горизонт и эффекты ближней тени. На этом этапе также может быть протестирована схема проектирования и строительства модуля, а также качество компонентов и монтажа.

Фаза производства

Проверка производителей компонентов осуществляется путем посещения. Проверка может включать проверку сборки, контроль испытаний материалов и неразрушающий контроль (NDT). Сертификация осуществляется в соответствии с ANSI/UL1703, IEC 17025, IEC 61215, IEC 61646, IEC 61701 и IEC 61730-1/-2.

Смотрите также

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Солнечные панели» .

Ссылки

  1. ^ abc "25 апреля 1954 г.: Bell Labs демонстрирует первый практический кремниевый солнечный элемент". APS News . 18 (4). Американское физическое общество. Апрель 2009 г.
  2. ^ Кристиан, М. «Краткое изложение истории изобретения солнечной панели». Engergymatters.com . Energymatters.com . Получено 25 января 2019 г. .
  3. ↑ Адамс, Уильям Гриллс; Дэй, RE (1 января 1877 г.). «IX. Действие света на селен». Philosophical Transactions of the Royal Society of London . 167 : 313–316. doi :10.1098/rstl.1877.0009. ISSN  0261-0523.
  4. ^ Мейерс, Гленн (31 декабря 2014 г.). «Фотоэлектрические мечты 1875–1905: первые попытки коммерциализации фотоэлектрических систем». cleantechnica.com . Sustainable Enterprises Media Inc. CleanTechnica . Получено 7 сентября 2018 г. .
  5. ↑ Оль, Рассел (27 мая 1941 г.). «Светочувствительное электрическое устройство» . Получено 7 сентября 2018 г.
  6. ^ "Данные по солнечной энергетике". SEIA . Получено 13 января 2014 г.
  7. ^ «Оценка ресурсов фотоэлектрических (PV) крыш Калифорнии и потенциал роста по округам» (PDF) . Калифорнийская энергетическая комиссия . Сентябрь 2007 г. Архивировано из оригинала (PDF) 13 декабря 2013 г. Получено 28 сентября 2022 г. .
  8. ^ "Производители солнечных модулей ищут преимущества с помощью инверторной электроники". Greentech Media. 23 октября 2012 г. Получено 13 января 2014 г.
  9. ^ "Ведущие OEM-производители солнечных модулей представят технологию Tigo Energy следующего поколения на выставке PV Expo Japan". Tigo Energy. 28 февраля 2012 г. Архивировано из оригинала 12 августа 2012 г. Получено 13 января 2014 г.
  10. ^ Кифилидин, Осаньинпеджу; Адеволе, Адеринлево; Адетунджи, Олайиде; Эммануэль, Аджисегири (2018). «Оценка производительности монокристаллических фотоэлектрических панелей в погодных условиях Фунааба, Алабата, штат Огун, Нигерия». Международный журнал инноваций в области инженерных исследований и технологий . 5 (2): 8–20.
  11. ^ Кинселла, Пэт (3 июня 2021 г.). «Стоят ли солнечные зарядные устройства того: полезный инструмент или мимолетная уловка?». advnture.com . Получено 16 февраля 2022 г.
  12. ^ Чан, Кенг Сью (21 ноября 2019 г.). «Что такое солнечный элемент TOPCON? -» . Получено 11 ноября 2022 г. .
  13. ^ "Solar Cell Technology BSF PERC TOPCON HJT IBC - Knowledge". DS New Energy . Получено 11 ноября 2022 г. .
  14. ^ "Solar Electronics, Panel Integration and the Bankability Challenge". Greentech Media. 23 августа 2012 г. Получено 13 января 2014 г.
  15. ^ «Работают ли солнечные панели в тени? Полное руководство по затенению солнечных панелей, его эффекту и решениям | RenewableWise». www.renewablewise.com . 15 октября 2021 г. . Получено 11 ноября 2022 г. .
  16. ^ «ОТЧЕТ ПО ФОТОВОЛЬТАИКЕ» (PDF) .
  17. ^ Тейшейра, Бернардо; Сентено Брито, Мигель; Матеус, Антонио (2024). «Сырьевые материалы для дорожной карты декарбонизации Португалии: пример солнечной фотоэлектрической энергии и энергии ветра». Ресурсная политика . 90 (104839). doi :10.1016/j.resourpol.2024.104839.
  18. ^ "Photovoltaics Report" (PDF) . Fraunhofer ISE . 28 июля 2014 г. стр. 18, 19.
  19. ^ "Лучшая таблица эффективности исследовательских ячеек". www.nrel.gov . Получено 5 апреля 2023 г. .
  20. ^ "PHOTOVOLTAICS REPORT" (PDF) . Институт Фраунгофера по системам солнечной энергетики, ISE.
  21. ^ Фельдман, Дэвид; Даммит, Криста; Джаретт, Зубой; Марголис, Роберт (12 июля 2022 г.). «Обзор солнечной энергетики летом 2022 г.» (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемой энергии .
  22. ^ "Ground-Mount PV Racking Systems". SolarProfessional.com . Март 2013. Архивировано из оригинала 15 мая 2013. Получено 19 октября 2014 .
  23. ^ "Наземные солнечные фотоэлектрические системы" (PDF) . Департамент энергетических ресурсов Массачусетса . Декабрь 2012 г.
  24. ^ «Мы все это время неправильно использовали солнечную энергию? — Не решил с Мэттом Ферреллом». 6 февраля 2024 г.
  25. ^ "Руководство по проектированию и установке фотоэлектрических систем". ecodiy.org . Получено 26 июля 2011 г.
  26. ^ «Почему установка солнечных навесов на парковках — это разумный экологичный шаг». Yale E360 . Получено 29 сентября 2024 г.
  27. ^ Shingleton, J. "One-Axis Trackers – Improved Reliability, Durability, Performance, and Cost Reduction" (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемой энергии . Получено 30 декабря 2012 г. .
  28. ^ Мусазаде, Хоссейн и др. «Обзор принципов и методов слежения за солнцем для максимизации» (PDF) . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики 13 (2009) 1800–1818 . Elsevier . Получено 30 декабря 2012 г.
  29. ^ "Оптимальный наклон солнечных панелей". MACS Lab . Получено 19 октября 2014 г.
  30. ^ Перри, Кит (28 июля 2014 г.). «Большинство солнечных панелей направлены в неправильном направлении, говорят ученые» . The Daily Telegraph . Архивировано из оригинала 11 января 2022 г. Получено 9 сентября 2018 г.
  31. ^ Пол Маркс (13 февраля 2016 г.). «Космическая солнечная энергия: глобальная гонка за получение энергии солнца с орбиты». New Scientist .
  32. ^ Раджиндер Шарма (июль 2019 г.). «Влияние наклона падающего света на производительность кремниевых солнечных элементов». Heliyon . 5 (7): e01965. Bibcode :2019Heliy...501965S. doi : 10.1016/j.heliyon.2019.e01965 . PMC 6611928 . PMID  31317080. 
  33. ^ Джанакираман, Сурьянараяна Васанта (май 2013 г.). Анализ угла падения и деградации мощности фотоэлектрических модулей (PDF) (MSt). Университет штата Аризона . Получено 1 мая 2023 г.
  34. ^ UL1741 стр. 17, раздел 2.2
  35. ^ "Микроинверторы для жилых солнечных батарей" . Получено 10 мая 2017 г.
  36. ^ NREL (1 апреля 2022 г.). "Champion Photovoltaic Module Efficiency Plot" (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемой энергии . Получено 6 апреля 2022 г. .
  37. ^ Уланофф, Лэнс (2 октября 2015 г.). «Илон Маск и SolarCity представили самую эффективную в мире солнечную панель». Mashable . Получено 9 сентября 2018 г.
  38. ^ да Силва, Уилсон (17 мая 2016 г.). «Достигнута важная веха в эффективности солнечных элементов». ScienceDaily . Получено 9 сентября 2018 г. Новая конфигурация солнечных элементов, разработанная инженерами Университета Нового Южного Уэльса, повысила эффективность преобразования солнечного света в электричество до 34,5%, установив новый мировой рекорд для несфокусированного солнечного света и приблизившись к теоретическим пределам для такого устройства.
  39. ^ "SunPower e20 Module". 25 июля 2014 г. Архивировано из оригинала 1 июля 2014 г. Получено 6 июня 2014 г.
  40. ^ "HIT Photovoltaic Module" (PDF) . Sanyo / Panasonic . Получено 25 ноября 2016 г. .
  41. ^ Piliougine, M.; Carretero, J.; Mora-López, L.; Sidrach-de-Cardona, M. (2011). «Экспериментальная система для измерения вольт-амперной кривой фотоэлектрических модулей в условиях наружного воздуха». Прогресс в фотоэлектрике: исследования и приложения . 19 (5). Прогресс в фотоэлектрике: 591–602. doi :10.1002/pip.1073. S2CID  96904811.
  42. ^ Mearns, Euan (20 октября 2015 г.). "UK Solar PV Vital Statistics". Energy Matters . Получено 14 июля 2021 г.
  43. ^ "Глобальный коэффициент мощности солнечных фотоэлектрических установок в 2020 году". Statista . Получено 14 июля 2021 г.
  44. ^ Элкади, Хешам И.; Эль-Шазли, AH; Элкади, MF (31 октября 2022 г.). «Параметрическое исследование оптимизации двухслойного микроканального радиатора для управления тепловым режимом солнечных панелей». Scientific Reports . 12 (1): 18278. Bibcode :2022NatSR..1218278E. doi :10.1038/s41598-022-23061-8. ISSN  2045-2322. PMC 9622875 . PMID  36316376. 
  45. ^ Оркатт, Майк. «Управление светом для повышения эффективности использования солнечной энергии». MIT Technology Review . Архивировано из оригинала 20 февраля 2016 г. Получено 14 марта 2018 г.
  46. ^ Данлоп, Джеймс П. (2012). Фотоэлектрические системы. Национальный объединенный комитет по ученичеству и обучению в электротехнической промышленности (3-е изд.). Орланд-Парк, Иллинойс: American Technical Publishers, Inc. ISBN 978-1-935941-05-7. OCLC  828685287.
  47. ^ Боуден, Стюарт; Хонсберг, Кристиана. «Обходные диоды». Фотоэлектрическое образование . Получено 29 июня 2021 г.
  48. ^ "Напряжение холостого хода (батарея)". Электрическая школа . 13 июня 2018 г. Получено 30 июня 2021 г.
  49. ^ "Информационный листок серии REC Alpha Black" (PDF) .
  50. ^ "TSM PC/PM14 Datasheet" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 29 октября 2013 г. . Получено 4 июня 2012 г. .
  51. ^ "LBS Poly 260 275 Data sheet" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 9 января 2019 года . Получено 9 января 2018 года .
  52. ^ Piliougine, M.; Oukaja, A.; Sidrach-de-Cardona, M.; Spagnuolo, G. (2021). «Температурные коэффициенты деградированных кристаллических кремниевых фотоэлектрических модулей в условиях наружного воздуха». Прогресс в фотовольтаике: исследования и приложения . 29 (5). Прогресс в фотовольтаике: 558–570. doi :10.1002/pip.3396. S2CID  233976803.
  53. ^ «Влияют ли погодные условия на солнечные панели?». Energy Informative . Получено 14 марта 2018 г.
  54. ^ "Solarplaza Potential Induced Degradation: Combating a Phantom Menace" ( "Деградация, вызванная потенциалом Solarplaza: борьба с призрачной угрозой"). solarplaza.com . Получено 4 сентября 2017 г.
  55. ^ (www.inspire.cz), INSPIRE CZ sro "Что такое PID? – eicero". eicero.com . Архивировано из оригинала 4 сентября 2017 г. . Получено 4 сентября 2017 г. .
  56. ^ "Как работают солнечные элементы". HowStuffWorks . Апрель 2000. Получено 9 декабря 2015 .
  57. ^ "Связь в металлах и полупроводниках". 2012books.lardbucket.org . Получено 9 декабря 2015 г. .
  58. ^ Piliougine, M.; Oukaja, A.; Sánchez-Friera, P.; Petrone, G.; Sánchez-Pacheco, JF; Spagnuolo, G.; Sidrach-de-Cardona, M. (2021). «Анализ деградации монокристаллических кремниевых модулей после 21 года эксплуатации». Progress in Photovoltaics: Research and Applications . 29 (8). Progress in Photovoltaics: 907–919. doi : 10.1002/pip.3409. hdl : 10630/29057 . S2CID  234831264.
  59. ^ Piliougine, M.; Oukaja, A.; Sidrach-de-Cardona, M.; Spagnuolo, G. (2022). «Анализ деградации модулей на основе аморфного кремния после 11 лет воздействия с помощью процедуры 3 IEC60891:2021». Прогресс в фотовольтаике: исследования и приложения . 30 (10). Прогресс в фотовольтаике: 1176–1187. doi :10.1002/pip.3567. hdl : 10630/24064 . S2CID  248487635.
  60. ^ Пилюжин, М.; Санчес-Фриера, П.; Петроне, Г.; Санчес-Пачеко, JF; Спаньоло, Г.; Сидрак-де-Кардона, М. (2022). «Новая модель для изучения деградации тонкопленочных фотоэлектрических модулей под открытым небом». Возобновляемая энергия . 193 : 857–869. Бибкод : 2022REne..193..857P. doi :10.1016/j.renene.2022.05.063. hdl : 10630/29061 . S2CID  248926054.
  61. ^ Кроуфорд, Майк (октябрь 2012 г.). «Самоочищающиеся солнечные панели максимизируют эффективность». Американское общество инженеров-механиков . ASME . Получено 15 сентября 2014 г.
  62. ^ ab Ильзе К., Микели Л., Фиггис Б.В., Ланге К., Дасслер Д., Ханифи Х., Вольфертстеттер Ф., Науманн В., Хагендорф С., Готшалг Р., Багдан Дж. (2019). «Технико-экономическая оценка потерь от загрязнения и стратегии смягчения последствий для производства солнечной энергии». Джоуль . 3 (10): 2303–2321. Бибкод : 2019Джоуль...3.2303I. дои : 10.1016/j.joule.2019.08.019 . hdl : 11573/1625631 .
  63. ^ Патрингенару, Иоана (август 2013 г.). «Очистка солнечных панелей часто не стоит своих затрат, считают инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего». UC San Diego News Center . Получено 31 мая 2015 г.
  64. ^ "Пожары, связанные с солнечными панелями". GOV.UK. 19 марта 2019 г. Получено 22 июня 2021 г.
  65. ^ «Исследования показывают, что построенные солнечные активы «хронически неэффективны», а модули деградируют быстрее, чем ожидалось». PV Tech . 8 июня 2021 г. . Получено 22 июня 2021 г. .
  66. ^ «Частота отказов солнечных модулей продолжает расти, так как рекордное количество производителей отмечено в рейтинге надежности модулей PVEL». PV Tech . 26 мая 2021 г. Получено 22 июня 2021 г.
  67. ^ Альшехри, Али; Пэрротт, Брайан; Ута, Али; Амер, Айман; Абделлатиф, Фадл; Триги, Хасан; Карраско, Пабло; Патель, Сахеджад; Тайе, Ихсан (декабрь 2014 г.). «Уменьшение запыленности в пустыне: механизмы очистки солнечных панелей в засушливых регионах». Конференция по интеллектуальным сетям Саудовской Аравии, 2014 г. (SASG) . стр. 1–6. дои : 10.1109/SASG.2014.7274289. ISBN 978-1-4799-6158-0. S2CID  23216963.
  68. ^ Хольгер, Дитер (5 мая 2022 г.). «Солнечный бум создаст миллионы тонн мусорных панелей». The Wall Street Journal . ISSN  0099-9660 . Получено 14 октября 2022 г.
  69. ^ "Экологически эффективный цемент может проложить путь к более зеленому будущему: ученые из Университета Райса "высвечивают" токсичные тяжелые металлы из летучей золы, делая бетон более прочным". ScienceDaily . Получено 17 мая 2023 г.
  70. ^ «Поскольку миллионы солнечных панелей стареют, переработчики надеются на этом заработать». Yale E360 . Получено 7 мая 2023 г.
  71. ^ Крюгер, Лиза. «Обзор программы по сбору и переработке модулей First Solar» (PDF) . Брукхейвенская национальная лаборатория . стр. 23 . Получено 17 марта 2017 г. .
  72. ^ Вамбах, К. «Схема добровольного возврата и промышленная переработка фотоэлектрических модулей» (PDF) . Брукхейвенская национальная лаборатория . стр. 37 . Получено 17 марта 2017 г. .
  73. ^ Стоун, Мэдди (22 августа 2020 г.). «Солнечные панели начинают умирать, оставляя после себя токсичный мусор». Wired . Получено 2 сентября 2020 г.
  74. ^ «Отчет об оценке рынка восстановленных фотоэлектрических панелей» (PDF) .
  75. ^ Синтия, Латунуса (9 октября 2015 г.). «Солнечные панели можно перерабатывать – BetterWorldSolutions – Нидерланды». BetterWorldSolutions – Нидерланды . Получено 29 апреля 2018 г.
  76. ^ Латунуса, Синтия EL; Арденте, Фульвио; Бленджини, Джан Андреа; Манчини, Люсия (2016). «Оценка жизненного цикла инновационного процесса переработки кристаллических кремниевых фотоэлектрических панелей». Материалы солнечной энергетики и солнечные элементы . 156 : 101–11. Bibcode : 2016SEMSC.156..101L. doi : 10.1016/j.solmat.2016.03.020 .
  77. ^ Вамбах. 1999. стр. 17
  78. ^ Крюгер. 1999. стр. 23
  79. ^ Вамбах. 1999. стр. 23
  80. ^ "Первый прорыв в переработке солнечных фотоэлектрических модулей, говорят эксперты". Европейская ассоциация фотоэлектрической промышленности. Архивировано из оригинала 12 мая 2013 года . Получено 1 января 2011 года .
  81. ^ "3-я международная конференция по переработке фотоэлектрических модулей". PV CYCLE. Архивировано из оригинала 10 декабря 2012 г. Получено 1 октября 2012 г.
  82. ^ "LONGi: Who Are They And Why Do We Use Them". Pulse Solar . 5 августа 2020 г. Архивировано из оригинала 5 марта 2021 г. Получено 5 августа 2020 г.
  83. ^ Харфорд, Тим (11 сентября 2019 г.). «Может ли солнечная энергия встряхнуть энергетический рынок?» . Получено 24 октября 2019 г.
  84. ^ "Solar PV Project Report | Helical Power". www.helicalpower.com . Архивировано из оригинала 6 августа 2019 г. . Получено 12 августа 2022 г. .
  85. ^ "LONGi: Who Are They And Why Do We Use Them". Pulse Solar . Архивировано из оригинала 5 марта 2021 г. Получено 18 июня 2020 г.
  86. ^ «Грандиозные вызовы делают солнечную энергию экономичной». engineeringchallenges.org .
  87. ^ "SolarCity Press Release". 2 октября 2015 г. Архивировано из оригинала 2 октября 2015 г. Получено 20 апреля 2017 г.
  88. ^ "10 крупнейших поставщиков солнечных модулей в 2018 году". PV Tech . 23 января 2019 г. Получено 24 октября 2019 г.
  89. ^ «Цены на солнечные (фотоэлектрические) панели в сравнении с совокупной мощностью». OurWorldInData.org . 2023. Архивировано из оригинала 29 сентября 2023 г.Источниками данных OWID являются: Nemet (2009); Farmer & Lafond (2016); Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA).
  90. ^ «Закон Свенсона и превращение США в солнечную энергетику, подобную Германии». Greentech Media . 24 ноября 2014 г.
  91. ^ ab Morgan Baziliana; et al. (17 мая 2012 г.). Переосмысление экономики фотоэлектрической энергетики. ООН-Энергия (Отчет). Организация Объединенных Наций. Архивировано из оригинала 16 мая 2016 г. Получено 20 ноября 2012 г.
  92. ^ "Налоговые льготы на домашнюю энергию | Налоговая служба". www.irs.gov . Получено 4 декабря 2023 г. .
  93. ^ ENF Ltd. (8 января 2013 г.). «Небольшие китайские производители солнечных батарей потерпели крах в 2012 г. | Новости бизнеса солнечных фотоэлектрических систем | Справочник компаний ENF». Enfsolar.com . Получено 29 августа 2013 г.
  94. ^ Harnessing Light. Национальный исследовательский совет. 1997. стр. 162. doi :10.17226/5954. ISBN 978-0-309-05991-6.
  95. ^ Фармер, Дж. Дойн; Лафон, Франсуа (2016). «Насколько предсказуем технологический прогресс?». Исследовательская политика . 45 (3): 647–65. arXiv : 1502.05274 . doi : 10.1016/j.respol.2015.11.001. S2CID  154564641.
  96. ^ ab MacDonald, Alexander E.; Clack, Christopher TM; Alexander, Anneliese; Dunbar, Adam; Wilczak, James; Xie, Yuanfu (2016). «Будущие конкурентоспособные по стоимости электроэнергетические системы и их влияние на выбросы CO 2 в США». Nature Climate Change . 6 (5): 526–531. Bibcode : 2016NatCC...6..526M. doi : 10.1038/nclimate2921.
  97. ^ Миллер, Венди; Лю, Аарон; Амин, Закария; Вагнер, Андреас (2018). «Качество электроэнергии и фотоэлектрические системы на крышах домов: исследование измеренных данных в точке подключения потребителя». Устойчивость . 10 (4): 1224. doi : 10.3390/su10041224 .
  98. ^ Паулос, Бентам; Барбозе, Гален; Горман, Уилл (28 сентября 2022 г.). «Могут ли солнечные батареи и батареи обеспечить ваш дом энергией, когда отключается электросеть?». The Conversation . Получено 16 сентября 2023 г.
  99. ^ Дики, П.М. (1999). Региональный семинар по производству солнечной энергии с использованием фотоэлектрических технологий. Издательство DIANE. стр. 120. ISBN 9780788182648.
  100. ^ Хаф, TP (2006). Тенденции в исследованиях солнечной энергии. Nova. стр. 98. ISBN 9781594548666.
  101. ^ Парра, Висенте; Гомес, Руперто (сентябрь 2018 г.). «Реализация стратегий снижения рисков посредством инспекций на заводах-изготовителях модулей и производства». PV Tech . 16 : 25–28.