Мехтиев А.Д., Цуприков В.В., Югай В.В.

Карагандинский государственный технический университет

Солнечные модули с двухсторонней рабочей поверхностью

Двусторонние солнечные модули способны генерировать электроэнергию от солнечных лучей, полученных как от лицевой поверхности, так и от тыльной, путем попадания остаточного солнечного света, рассеянного и отраженного на заднюю рабочую поверхность панели.

В течение десятилетий ученые разрабатывали и до сих пор дорабатывают солнечные панель данного типа, но они как правило слишком дорогие, чтобы конкурировать с традиционными солнечными панелями.

Одна из зарубежных компаний плотно работающая с альтернативными источниками энергии, недавно объявила, что она разработала двухсторонние солнечные батареи, которые производят на 50% больше электрической энергии, чем обычные панели в вертикальных установках. Так же они заявляют, что панели являются более доступными, чем традиционные панели. Конечно же если смонтировать панель строго вертикально, то можно добиться 50% увеличения мощности. Все СЭС смонтированы под определенным углом, а значит их мощность сократиться и по сравнению со стандартной односторонней панелью, будет всей равно превышать на 10%-30%. Общая мощность солнечной панели, которая состоит из 60 ячеек, будет равна 275-315 Вт, это является хорошим показателем среди обыкновенных панелей.

Секретом этих двухсторонних солнечных батарей является использование Бора(B), вместо Алюминия(Al), который намного лучше справляется с генерацией солнечной энергии в электрическую. За счет выработки большей электроэнергии на квадратный метр, удалось довести стоимость этих двухсторонних солнечных элементов до конкурентоспособного уровня. Так же одним из положительных качеств двухсторонних солнечных панелей является их занимаемая площадь для выработки одного и такого же количество электроэнергии по сравнению с обычными панелями.

Рисунок 1 - Двухсторонняя панель в работе

Хотя солнечные панели считаются одними из самых чистых и возобновляемых источников энергии среди доступных источников, но также имеет некоторые воздействия на окружающую среду. Солнечные панели используют фотоэлементы для производства электрической энергии. Тем не менее, для производство фотоэлектрических ячеек требуется кремний, от которого остаются продукты отходов. Повторная обработка этих материалов может привести к опасному воздействию на человека и окружающую среды. Установка солнечных электростанций требует большого участка земли, в связи с этим нарушается экосистема окружающей среды. Солнечные панели не загрязняют воздух, когда преобразуется электричество с помощью солнечных панелей. Солнечные панели ни каким образом не влияют на глобальные потепления в мире.

Преимущество двухсторонних солнечных элементов и двухсторонних модулей на их основе состоит в том, что обе стороны производят электроэнергию при облучении их светом. При этом мощность тыльной стороны составит 70% относительно лицевой. В обычных (односторонних) элементах и модулях только передняя (лицевая) сторона активна. В двухсторонних солнечных модулях электроэнергия, вырабатываемая лицевой и тыльной сторонами суммируется. Таким образом, использование двухсторонних модулей выгодно там, где тыльная сторона панели тоже доступна для солнечного света, либо напрямую, либо посредством направленного или рассеянного отражения, что позволяет сократить площадь земельного участка под электростанцию.

Для применения отраженного света для тыльной стороны солнечной панели достаточно закрепить его на определенном расстоянии (0,2 – 0,5 м) от опорной поверхности, тыльная сторона поверхности будет освещаться рассеянно отраженным светом. Такой метод освещения тыльной стороны наиболее легкий и простой в применении, и очень экономичен. Если при этом опорная поверхность (стена, крыша и т.д.) будет белого цвета или иметь светоотражающее покрытие (к примеру, зеркальную пленку), суммарная мощность панели может вырасти до 20%.

Двухсторонние солнечные панели изготавливаются из солнечных элементов, которые поглощают солнечное излучение, как с лицевой, так и с тыльной стороны. Они преобразовывают солнечное излучение в электрическую энергию с обеих сторон. В таком солнечном элементе, эффективность преобразования солнечного излучения на лицевой стороне на несколько процентов больше, чем на тыльной стороне и достигает значения 19%. Эффективность фотоэлемента с тыльной стороны составляет – 14-18%. В ряде случаев такие солнечнее батареи позволяют получить прибавку к выработке электроэнергии от 10 до 50 процентов, по сравнении с традиционным односторонними солнечным панелями. Количество дополнительно вырабатываемой электрической энергии солнечной установки, которую возможно получить при применении двухсторонних солнечных модулей зависит от объёма дополнительного солнечного излучения, которое попадает на тыльную сторону панели.

Рисунок 2 - Конструкция двухсторонней солнечной батареи с лицевой и тыльной стороны

В основном солнечные установки спроектированы таким образом, что применение такого вида солнечных панелей может принести ощутимую выгоду. По некоторым конструктивным особенностям солнечные панели устанавливаются под углом 90˚, например, в виде ограждения. В этом случае применения двухсторонних солнечных батарей может повысить эффективность выработки энергии до 50%.

Литература:

1. Андреев С.В. Солнечные электростанции - М.: Наука 2002.

2. Рубан С.С. Нетрадиционные источники энергии - М.: Энергия, 2003.