Что такое фотовольтаические системы и из чего они состоят?

Y MagazineHi-Tech

Светлая сила

Текст: Александр Тараненко

Продолжая тему экологических направлений яхтенной энергетики, начатую в статьях «Электрическое движение» и «Водородное движение», опубликованных в двух предыдущих выпусках журнала, поговорим здесь о фотовольтаике. Этот уже устоявшийся термин относится к солнечной энергетике. Фотовольтаические системы (ФВС) используют фотоэлектрический эффект для преобразования фотонов в электроны, то есть преобразуют поток света в электрический ток, что делает весьма перспективным их применение на яхтах.

Солнечную энергию человечество использует с незапамятных времен, но критически важный этап в истории солнечной энергетики пришелся на 1839 год, когда французский ученый Эдмон Беккерель обнаружил явление фотоэлектрического эффекта. В 1883 году американский изобретатель Чарльз Фриттс создал первый селеновый элемент, работавший на основе фотоэлектрического эффекта. В 1954 году компания Bell Labs (США) выпустила первые коммерческие солнечные батареи, которые использовались в различных аппаратах.

В настоящее время солнечная энергетика является одним из наиболее быстрорастущих и перспективных направлений в области возобновляемых источников энергии. Различные страны инвестируют в ее развитие, строят солнечные фермы и парковки, устанавливают солнечные панели на крышах зданий, транспортных средствах и, конечно же, на океанских яхтах, позволяя им передвигаться по миру, используя этот неисчерпаемый источник энергии.

Что такое ФВС?

Фотовольтаические системы состоят из так называемых солнечных, или фотоэлектрических, панелей (ФЭП), содержащих множество ячеек из материалов с различными характеристиками, определяющими эффективность (КПД) преобразования светового потока в электронный, их долговечность, механические свойства и стоимость. В настоящее время наиболее распространенным типом солнечных панелей являются кремниевые. Они широко представлены на современном рынке. Однако развитие солнечной энергетики привело к появлению большого количества других типов ФЭП, которые принято разделять на три поколения в зависимости от материалов, используемых при их изготовлении.

Первое поколение включает в себя монокристаллические кремниевые солнечные элементы, которые можно легко отличить по равномерной окраске и форме, — прямоугольные ячейки со скошенными углами. Другой тип — поликристаллические панели из множества отдельных кристаллов; они имеют прямоугольную форму с неокругленными краями. К данному поколению также следует отнести панели на основе арсенида галлия (GaAs) — химического соединения галлия и мышьяка; они обладают большей эффективностью, однако из-за наличия дорогостоящих, редких и токсичных веществ не получили широкого распространения.

Второе поколение ФЭП появилось в результате решения вопроса стоимости панелей. К ним относятся различные типы тонкопленочных солнечных элементов. В свою очередь, они классифицируются в зависимости от фотоэлектрического материала, которым покрыта подложка: теллурид кадмия (CdTe), аморфный кремний (a-Si, некристаллический диоксид кремния), диселенид меди (CuSe2) и меди-индия (CuInSe2), фотоэлементы из меди, индия и галлия (CIGS). Такие солнечные панели дешевле в производстве, имеют гибкую структуру, а затенение и повышенные температуры оказывают меньшее влияние на их работу. Однако главный их недостаток — относительно невысокий КПД, что подвигло ученых к различным разработкам третьего поколения ФЭП.

К третьему поколению относятся тандемные солнечные панели, тонкопленочные структуры, а также новейшие виды фотопреобразователей, такие как солнечные элементы, сенсибилизированные красителем; солнечные элементы на основе квантовых точек; перовскитные солнечные панели (используют полупроводниковые материалы с кристаллической структурой); органические солнечные панели; солнечные элементы из сульфида меди, цинка и олова (CZTS). Наибольшим КПД (более 48%) в настоящее время обладают многопереходные полупроводниковые фотоэлементы. Можно также отметить быстрое развитие новых типов (emerging PV) фотоэлектрических преобразователей третьего поколения. Однако коммерчески оправданными в применении до сих пор являются ФЭП с КПД, не превышающим 23% при теоретическом максимуме 85–88%.

Тонкие пленки и инновации

Для применения в судовых системах в последнее время широкое распространение начинают получать панели третьего поколения, основанные на тонкопленочной фотоэлектрической технологии. От традиционных солнечных панелей их конструкцию отличает использование слоев фотоэлектрического материала на подложке, такого как стекло, пластик или металл. Эти слои могут быть более чем в 100 раз тоньше традиционных кремниевых пластин в стандартных солнечных панелях. В результате панели получаются гибче и легче, их можно устанавливать на самые разные поверхности, в том числе там, где традиционные панели не применить.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

А зима не за горами… А зима не за горами…

Для консервации яхты на зиму необходимо выполнить несколько важных действий

Y Magazine
Стоматит Стоматит

Стоматит далеко не так прост, как кажется

Здоровье
Главное – остаться незамеченным Главное – остаться незамеченным

В чем состоит военная (а возможно, и не только) хитрость стелс-технологии?

Наука и техника
Ренессанс спальных районов: почему стало модно жить не в центре Ренессанс спальных районов: почему стало модно жить не в центре

Жизнь в спальнике — не вынужденная экономия, а манифест нового образа жизни

Inc.
«Лабиринт Минотавра»: новые находки, новые загадки «Лабиринт Минотавра»: новые находки, новые загадки

Культовое сооружение четырехтысячелетней давности отменяет возведение аэропорта

Наука
Маршрут в историю Маршрут в историю

Какие города и достопримечательности ждут в дороге по трассе М-12 «Восток»

Отдых в России
Юлия Миндубаева: Наша цель – совместными усилиями развивать рынок Юлия Миндубаева: Наша цель – совместными усилиями развивать рынок

Что поможет привлечь на рынок онлайн-кинотеатров новые деньги

Ведомости
Когда спрятать — недостаточно: как работают атаки на скрытые каналы передачи информации Когда спрятать — недостаточно: как работают атаки на скрытые каналы передачи информации

Как работает цифровое сокрытие информации?

ТехИнсайдер
Прогулка в облаках Прогулка в облаках

Эта кухня — очень нежная, гармоничная и в то же время функциональная

Идеи Вашего Дома
В этот раз я не родился курьером В этот раз я не родился курьером

Ведь доставлять можно не только продукты... можно нести что-то большее

Правила жизни
Депозиты перетекают в строительство Депозиты перетекают в строительство

Как снижение ключевой ставки сказывается на рынке жилья

Ведомости
ChatGPT ChatGPT

Нейросети: какие риски скрываются за удобствами искусственного интеллекта?

Здоровье
Приветы из прошлого Приветы из прошлого

Как и зачем необычные артефакты из прошлых эпох появлялись на известных картинах

Вокруг света
Лето без хита: почему в музыке не хватило героев и при чем тут Морган Уоллен Лето без хита: почему в музыке не хватило героев и при чем тут Морган Уоллен

Год без хита: как музыка ушла в прошлое

Правила жизни
Нетипичная Турция Нетипичная Турция

Изучаем турецкие Амасру, Самсун и Трабзон вместе с певицей Викторией Дайнеко

ЖАРА Magazine
«Период высоких ставок стал проверкой на прочность — и российский бизнес ее прошел» «Период высоких ставок стал проверкой на прочность — и российский бизнес ее прошел»

Как банк помогает бизнесу сохранять эффективность в любых экономических условиях

Деньги
Остаться там откуда уезжают Остаться там откуда уезжают

Как Антонио Монтальто приехал в Армению по работе, а остался из-за любви

Seasons of life
Тбилисские гости Тбилисские гости

«Наша жизнь состоит из моментов, когда ты встречаешься с друзьями»

Seasons of life
Виноват не хакер: 4 мифа о кибербезопасности, которые ставят бизнес под удар Виноват не хакер: 4 мифа о кибербезопасности, которые ставят бизнес под удар

Проблема кибербезопасности может крыться не в хакерах, а в сотрудниках

Inc.
10 неожиданных вопросов группе X4 10 неожиданных вопросов группе X4

Группа X4 — о финансовых приоритетах и детских утренниках

VOICE
Всех нужнее и дороже Всех нужнее и дороже

Почему добро может повернуться неожиданной стороной ко всем участникам действа

VOICE
«Нужно быть жесткой» «Нужно быть жесткой»

Режиссер Стася Толстая о съемках «Семейного счастья» и о счастье съемок

Weekend
Ученые выяснили, что жирафов четыре разных вида — а вы заметите разницу? Ученые выяснили, что жирафов четыре разных вида — а вы заметите разницу?

Ученые выделили 4 вида жирафов с разным образом жизни и ареалом

Maxim
Семейный очаг Семейный очаг

Как выбрать и гармонично расположить электрокамин в квартире

Лиза
Иконы дизайна Иконы дизайна

Интерьер этой квартиры построен вокруг культовой мебели

SALON-Interior
Валентин Гафт. Круглосуточный артист Валентин Гафт. Круглосуточный артист

«Он был артистом, художником до мозга костей. Фальши не выносил на дух»

Коллекция. Караван историй
Элегантная роскошь Элегантная роскошь

В цветовое решение интерьера решили заложить приглушённые естественные оттенки

Идеи Вашего Дома
В редких землях обнаружился раскол В редких землях обнаружился раскол

В цепочке производства редкоземельных металлов отсутствуют высокие переделы

Монокль
Британский король, одинокий мужчина и безупречный мистер Дарси: 10 лучших ролей Колина Ферта в порядке возрастания восторга Британский король, одинокий мужчина и безупречный мистер Дарси: 10 лучших ролей Колина Ферта в порядке возрастания восторга

Работы Колина Фёрта, достойные внимания

Правила жизни
В оттенках природы В оттенках природы

Эта кухня в московской квартире — часть открытого пространства кухни-гостиной

Идеи Вашего Дома
Открыть в приложении