Наука і технології не стоять на місці в сфері використання альтернативної енергетики, а використання сонячної енергії в побуті та промисловості буде далі розвиватися і вдосконалюватися, намагаючись витіснити традиційні джерела енергії. На жаль, до глобального домінування геліоенергетики поки далеко і виною тому низький ККД сонячних батарей.

Фактори що впливають на ефективність сонячних батарей

На ефективність роботи сонячних батарей впливають об'єктивні і суб'єктивні чинники, такі як:

• матеріали, що використовуються у виготовленні,
• технології,
• місце використання (широта),
• кут падіння сонячних променів,
• запиленість і пошкодження.

Причому всі ці фактори пов'язані і залежні між собою за впливом на ККД сонячних батарей. Але початковим фактором, який визначає ККД є собівартість виготовлення елемента сонячної батареї.

Лідери енергоефективності сонячних батарей

Розглянемо лідерів у виготовленні найбільш ефективних компонентів сонячних панелей і відсортуємо по їх ефективності:

• 44,7% ККД від першого з неуніверситетських науково-дослідних інститутів Німеччини. Результат отриманий для концентраторів потрійного переходу шарів складного складу напівпровідника (Ga 0,35 В 0,65 P / Ga 0,83 В 0,17 As / Ge). Такі сонячні елементи складні, не використовуються в житлових або комерційних цілях, тому що вони дуже дорогі. Вони використовуються в космічній техніці таких виробників, як NASA, де мало простору.
• 37,9% ефективності отримано з одношарового модуля напівпровідникового переходу (InGaP / GaAs / InGaAs). При цьому результат отриманий виключно для 90 ° нормалі до Сонця. Ці сонячні елементи також складні і трудомісткі у виготовленні, але їх промислове виробництво бачиться більш перспективним.
• 32,6% домоглися іспанські дослідники з інституту (IES) і університету (UPM). Вони використовували мульти-модулі з концентраторів з двома переходами напівпровідників. Знову ж таки, ці елементи ще далекі від широкого використання для комерційних або житлових об'єктів.

Баланс ефективності сонячних батарей

Є близько десятка найбільших виробників, що випускають сонячні батареї з порівняно непоганим ККД і помірною вартістю. Провідні компанії виробляють сонячні батареї при найсучасніших технологіях можуть промислово виготовляти сонячні елементи з ефективністю близькою до 25%. При цьому добре налагоджено масове виробництво модулів з ККД сонячних батарей, як правило, не перевищують показник 14-17%. Головною причиною цієї різниці в ефективності є те, що методи дослідження, що використовуються в лабораторіях, не підходять для комерційного виробництва фотоелектричної продукції і, отже, більш доступні технології мають порівняно низькі витрати у виробництві, що і призводить до зниження показника ККД у використанні.

Для цього покажемо на графіку залежність вартості готового модуля до вартості виробленої електроенергії для технологічних серій сонячних батарей з характерними для них показниками ККД.

На порівняльному графіку добре видно економічна ефективність сонячних батарей з початковими лабораторними показниками ККД, виготовлених за різними технологіями, щодо оптимальної вартості виробленої електроенергії в 6 центів за кВт-годину (3,4 руб / кВт-год).

Таким чином, найдоступніші і недорогі у виготовленні сонячні елементи з аморфного кремнію в вигляді тонкої гнеться плівки окупають себе при порівняно невеликих розмірах, але економічно неефективні при великих потребах в електроенергії. Вони широко застосовуються для переносних зарядок телефонів, світильників і т. Д.

Батареї з полікристалічного кремнію вже стають ефективні при застосуванні для житлових будинків і невеликих теплиць.

Елементи досвідчених сонячних електростанції виготовлені на основі монокристалів кремнію високого ступеня очищення (99,999). Мають оптимальними показниками ефективності і мають економічно обгрунтований термін окупності.

Новітні наукові розробки фотоелементів, що мають, найвищий ККД застосовуються виключно в тих галузях науки і промисловості, де вартість не є основним критерієм вибору.

Застосування сонячних батарей все більше входить в різні сфери нашого життя, але на жаль, через недосконалість технології виробництва (і як наслідок достатньої низького ККД) при значній вартості не має широко застосування.