Площадь солнечных батарей на мкс: Энергетическая система Международной космической станции / Хабр

Портал об энергетике в России и в мире

  Любой космический полёт – с участием или без участия человека – не был бы возможен без решения проблемы автономных систем энергоснабжения. 


Идея применять солнечные батареи в космосе впервые появилась больше полувека назад, во время первых запусков искусственных спутников Земли. В тот период в СССР профессор Николай Степанович Лидоренко обосновал необходимость применения бесконечных источников энергии на космических аппаратах.  

  Первый искусственный спутник Земли (1957 год) обладал энергоустановкой мощностью порядка 40 Вт, тогда как аппарат «Молния-1+» (1967 год) обладал установкой мощностью уже 460 Вт. Для сравнения: солнечные батареи, установленные на Международной космической станции (МКС), позволяют вырабатывать от 84 до 120 кВт электрической мощности. В настоящее время все космические станции функционируют исключительно за счёт солнечной энергии.  

  Солнечная энергетика МКС 

 Мощность излучения Солнца на орбите Земли составляет 1367 Вт/м². Это позволяет получать примерно 130 Вт на 1 м² поверхности солнечных батарей (при КПД 8–13%). Солнечные батареи располагают или на внешней поверхности аппарата или на раскрывающихся жёстких панелях.

 Электростанция орбитальной станции должна обладать чрезвычайно высокой надёжностью при длительном сроке непрерывной работы, она должна быть полностью автоматизирована и иметь относительно небольшой вес. Кроме того, источник энергии на борту должен быть высокоэкономичным и не реагировать на специфические факторы космического полёта (невесомость, радиацию, метеорную опасность и т. п.).  

 При этом в российском и американском сегментах МКС мощность электросети разнится. В отечественной части МКС электричество вырабатывается солнечными батареями модулей «Заря» и «Звезда», а также может передаваться от американского сегмента через преобразователь напряжения.

 В американском сегменте две гибкие складные панели солнечных батарей образуют так называемое крыло солнечной батареи, всего на станции размещено четыре пары таких крыльев. Каждое крыло имеет длину 35 м и ширину 11,6 м, а его полезная площадь составляет 298 м², при этом вырабатываемая им суммарная мощность может достигать 32,8 кВт. Солнечные батареи генерируют первичное постоянное напряжение от 115 до 173 В, которое затем трансформируется во вторичное стабилизированное постоянное напряжение в 124 В.  Энергия аккумулируется в специальных никель-водородных батареях – от них станция питается, когда находится в тени Земли. 

 Предлагаем вам ознакомиться с инфографикой об энергоснабжении МКС на «Перетоке»: http://peretok.ru/multimedia/infographics/elektrostantsiya-dlya-kosmonavtov.html. 

  1 кВт на человека

   Основные потребители тока на орбитальных космических станциях – это научно-исследовательское и специальное техническое оборудование, система обеспечения жизнедеятельности экипажа, радиоаппаратура связи с Землёй или какими-либо космическими объектами, а также различные вспомогательные установки, например, для управления ориентацией станции, для коррекции и изменения её орбиты.  

  Суммарная мощность бортовых электростанций на большинстве искусственных спутников США колеблется от 0,3 до 150 Вт. Однако здесь нужно заметить, что оборудование большинства спутников довольно невелико по объёму ввиду малого веса полезной нагрузки их ракет-носителей. Значительно выше мощность энергоустановки на обитаемых космических кораблях. Например, средняя мощность, потребная для орбитального полёта американской пилотируемой капсулы «Меркурий», составляет около 260 Вт, максимальная потребляемая мощность – не более 1 кВт.

 Для орбитальной космической станции потребная мощность источника энергии составляет от 0,8–1 кВт для небольшой станции с экипажем из одного-двух человек до 50–100 кВт для крупной орбитальной лаборатории.  

 Обычно приборы, проектируемые специально для использования в космосе, потребляют относительно небольшие мощности. Так, например, устанавливаемый на некоторых американских спутниках Земли детектор космического излучения потребляет 2 Вт, магнитометр – 5 Вт, счётчик микрометеоров – 2,5 Вт, масс-спектрограф – 17 Вт, аппаратура активного ретранслятора радиосигналов – 10 Вт и т. д. По-разному экспертами оценивается мощность, необходимая для поддержания условий жизнедеятельности экипажа на борту. Обычно называют цифры от 500 Вт до 1 кВт на человека.  

  Новые технические горизонты

 Среди аккумуляторных батарей для космических аппаратов сегодня широко используются никель-водородные аккумуляторы. Однако энергомассовые характеристики этих аккумуляторов достигли своего максимума (70–80 Вт∙ч/кг). Дальнейшее их улучшение очень ограниченно и, кроме того, требует больших финансовых затрат.

 В связи с этим в настоящее время на рынке космической техники происходит активное внедрение литийионных аккумуляторов (ЛИА). 

 Характеристики литийионных батарей гораздо выше по сравнению с аккумуляторами других типов при аналогичном сроке службы и количестве циклов заряда-разряда. Удельная энергия литийионных аккумуляторов может достигать 130 и более Вт∙ч/кг, а коэффициент полезного действия по энергии – 95%.

 Немаловажным фактом является и то, что ЛИА одного типоразмера способны безопасно работать при их параллельном соединении в группы, таким образом, несложно формировать литийионные аккумуляторные батареи различной ёмкости.  Одним из главных отличий ЛИА от никель-водородных батарей является наличие электронных блоков автоматики, которые контролируют и управляют процессом заряда-разряда. Они также отвечают за нивелирование разбаланса напряжений единичных ЛИА и обеспечивают сбор и подготовку телеметрической информации об основных параметрах батареи.

  Но всё же основным преимуществом литийионных аккумуляторов считается снижение массы по сравнению с традиционными батареями. По оценкам специалистов, применение литийионных аккумуляторов на телекоммуникационных спутниках мощностью 15–20 кВт позволит снизить массу батарей на 300 кг. Учитывая то, что стоимость вывода на орбиту 1 кг полезной массы составляет около 30 тысяч долларов, это позволит значительно снизить финансовые затраты.

 Одним из ведущих российских разработчиков подобных аккумуляторных батарей для космических аппаратов является ОАО «Авиационная электроника и коммуникационные системы» (АВЭКС), входящее в КРЭТ. Технологичный процесс изготовления литийионных аккумуляторов на предприятии позволяет обеспечить высокую надёжность и снижение себестоимости.   

  Кстати, россияне не отстают и в плане производства фотоэлектрических преобразователей – полупроводниковых устройств, преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток. Проще говоря, это основные элементы устройств, которые мы называем солнечными батареями. Делают такие батареи в Краснодаре, на заводе «Сатурн». Предприятие в Краснодаре входит в структуру Федерального космического агентства, но владеет «Сатурном» компания «Очаково», которая в буквальном смысле спасла это производство в 1990-е годы. Владельцы «Очаково» выкупили контрольный пакет акций, который чуть было не ушёл к американцам. Сегодня «Сатурн» – один из двух лидеров на российском рынке производства солнечных и аккумуляторных батарей для нужд космической отрасли (гражданской и военной).

На МКС повреждено правое «крыло» солнечных батарей — РБК

www.adv.rbc.ru

www. adv.rbc.ru

www.adv.rbc.ru

Скрыть баннеры

Ваше местоположение ?

ДаВыбрать другое

Рубрики

Курс евро на 7 октября
EUR ЦБ: 58,24

(+0,18)

Инвестиции, 06 окт, 17:05

Курс доллара на 7 октября
USD ЦБ: 60,25

(+0,85)

Инвестиции, 06 окт, 17:05

Один человек погиб во время беспорядков на футбольном матче в Аргентине

Спорт, 09:37

Введет ли Запад санкции на экспорт цветных металлов из России

Pro, 09:37

Лукашенко назвал Путина «истинным лидером великой державы»

Политика, 09:32

www. adv.rbc.ru

www.adv.rbc.ru

Ускорить скорую: как спасти людей с инсультом

Партнерский проект, 09:30

Число погибших при ударе по автобусу в Херсонской области выросло до пяти

Политика, 09:15

Каменные истуканы на острове Пасхи пострадали от лесного пожара

Общество, 09:12

Станет ли крах Credit Suisse началом мирового кризиса — The Economist

Pro, 09:10

Объясняем, что значат новости

Вечерняя рассылка РБК

Подпишитесь за 99 ₽ в месяц

Любовь к быстрой езде: как наказывать нарушителей ПДД

Партнерский проект, 09:00

Франция оказалась главным зарубежным рынком для российского кино

Технологии и медиа, 09:00

Росавиация продлила запрет на полеты в 11 аэропортов юга России

Политика, 09:00

Сколько в России платят начинающим сейлзам и чего ждут от них в компаниях

Pro, 08:54

«Коммерсантъ» узнал об афере на ₽160 млн при создании игрушечного поезда

Экономика, 08:47

Лечебный экспорт: как заработать на медицинском туризме в России

Партнерский проект, 08:33

Япония ввела санкции против родственников Кадырова и Шойгу

Политика, 08:32

www. adv.rbc.ru

www.adv.rbc.ru

www.adv.rbc.ru

На Международной космической станции (МКС) поврежден поворотный механизм правого «крыла» солнечных батарей.

Неполадка была обнаружена во время выхода астронавта Даниеля Тани, которому было поручено выяснить причины вибрации и перепада напряжения в поворотном механизме правого «крыла» солнечных батарей МКС. Когда Д.Тани снял с агрегата защитный кожух, то обнаружил на механизме «металлическую пыль», происхождение которой пока выяснить не удалось.

Как заявили в NASA, на орбите есть все необходимые для ремонта запасные части. Данный вращательный механизм пока будет зафиксирован в одном положении. Управляемый им блок батарей будет оптимальным образом настроен на Солнце и продолжит вырабатывать электроэнергию для МКС.

Вместе с тем возникшие неполадки необходимо устранить до того, как на орбиту в декабре нынешнего и в январе будущего года будут доставлены два новых модуля — «Колумбус» и «Кибо», которые потребуют дополнительной электроэнергии.

Пока же станции в нынешней ее конфигурации достаточно электричества, вырабатываемого солнечными батареями левого «крыла», отметили в американском космическом агентстве.

Транзит Международной космической станции по диску растущей Луны в тени Земли. 09.02.2017.: smitsmitty — LiveJournal

МКС наконец удалось поймать в тени Земли. Облачность конечно сильно поела картинку. Результат годный, но не идеальный, а это значит надо пробовать еще! Под катом результаты стараний.

В 21.34 ожидался долгожданный «теневой» транзит МКС по диску Луны.

Так выглядели точные параметры для центральной линии:
1.

Камера Nikon D5 была укомплектованна объективом 400mm и двумя конвертерами 2.0 и 1.4 установленными друг на друга. Итого 1380mm фокусного расстояния на полном кадре.
Изначально планировалось снимать на кропнутого зверя Nikon D500 c объективом 200-500 и двумя упомянутыми выше телеконвертерами. Картинка луны смотрелась в этой спайке просто супер крупно, но облачность значительно поедала свет и D500 нивкакую не вывозил. Оставлю эту идею для следующего раза.

Первый кадр того самого долгожданного транзита in shadow.
2.

Станция двигалась со скоростью около 8 км в секунду. Несмотря на то, что на снимке МКС выглядит довольно близкой к диску Луны, расстояние от спутника до станции составляет 402336 км. До Земли же от МКС — всего 402 км.

ISO 10 000 от Nikon D5. 1/1000 f/11
3.

Солнечные панели космической станции содержат в общей сложности 262 400 солнечных батарей и занимают площадь около 27 000 квадратных футов (2 500 квадратных метров) – более половины площади футбольного поля. Размах крыльев солнечной панели равен 240 футам (73 метрам), что немного больше, чем размах крыльев самолета  Боинг-777, составляющий 212 футов (65 метров).

В общей сложности четыре комплекта панелей могут генерировать от  84 до 120 киловатт электроэнергии – достаточно, чтобы обеспечить питание более 40 домов.

4.

Мощность солнечных батарей МКС составляет сейчас примерно 93,8кВт (включая 80кВт «американского» сегмента и 13,8кВт «российского» сегмента).

Конструктивно, «американский» сегмент солнечной энергосистемы состоит из восьми крыльев солнечных батарей. На каждом крыле находится по две солнечных панели, состоящих из 16 400 фотоэлетрических ячеек, занимающих примерно 105 квадратных метра. Общая площадь всех фотоэлектрических ячеек – около 1 680 квадратных метра. Изначально, электростанция могла вырабатывать 124 киловатта энергии, однако под действием солнечного излучения элементы деградируют и на сегодня максимальная выработка составляет около 80 киловатт.

Стоит отметить, что напряжение, выдаваемое фотомодулями, составляет около 160 вольт, однако для питания бортовой электроники конвертируется в 120 вольт. Для российской части МКС напряжение преобразуется до 28 вольт, а японское оборудование требует 50 вольт

«Российский» сегмент состоит из двух систем – солнечные батареи модуля «Заря» (две панели площадью 35,74 квадратных метра каждая) мощностью 3 киловатта, которые сейчас свёрнуты, и солнечные батареи модуля «Звезда» с мощностью 13,8 киловатт. Однако достичь этой мощности практически невозможно из-за тени от американских панелей.

МКС совершает один виток вокруг Земли примерно за 1,5 часа и то время, когда станция находится в тени, бортовое оборудование и системы жизнеобеспечения работают от 96 никель-водородных аккумуляторных батарей, которые заполняются энергией в то время, когда солнечные батареи работают на 100% мощности.

Панели солнечных батарей производят больше энергии, чем необходимо системам и экспериментам станции одновременно. Когда станция находится под прямым солнечным светом, около 60 процентов электроэнергии, генерируемой солнечными панелями, используется для зарядки батарей станции. Время от времени некоторые или все солнечные батареи попадают в тень Земли или частичную тень станции. Тогда эти панели не накапливают солнечный свет. В таком случае, станция питается за счет батарей. (solar-news)

5.

Чтобы рассчитать место и время для наблюдения транзитов МКС по Солнцу, Луне и планетам, можно воспользоваться сайтом calsky. com. Линия на карте показывает траекторию «тени» от МКС, в которой вам надо находиться чтобы получить удачные кадры. Перед наблюдением транзита можно посмотреть его симуляцию в Stellarium и определить с какой стороны появится станция.

Все фазы прохождения МКС, которые удалось снять, опираясь на скорость затвора моей камеры, можно сложить в один кадр.
6.

Транзит в тени снять намного сложнее. В эти полсекунды станцию видно только на диске Луны. Контролировать ее передвижения можно только с помощью точного времени прохождения и онлайн планетарий Stellarium. Это единственная возможность рассмотреть нормальные очертания МКС во всей красе.

Вот кадры моих предидущих iss-споттингов. Была отличная погода, но транзит проходил в засветке:

7.

Крупнее:

Как видно очертания станции невнятны
8.

Транзит по суперлуне:

9.

На мой взгляд единственным плюсом в съемке транзита МКС в засветке, является возможность видеть ее передвижения на небе и снять на выдержке длинный след станции:

10.

Такие дела ;))

—
Пилотируемая орбитальная станция, используемая как многоцелевой космический исследовательский комплекс, МКС — совместный международный проект, в котором участвуют 14 стран: США, Россия, Япония, Канада и входящие в Европейское космическое агентство Бельгия, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Норвегия, Франция, Швейцария, Швеция. Первоначально в составе участников были Бразилия и Великобритания. Дата основания — 1998 г.

Более подробнее об МКС.
—

Тематические репортажи у меня в блоге:

Суперлуна ноября (13.11-17.11.2016)

В ночь с 14 на 15 ноября во Владивостоке, как и на всей территории земного шара, можно было наблюдать ярчайшее суперлуние. По сообщениям СМИ в прошлый раз аналогичное «астрономическое шоу» можно было наблюдать 26 января 1948 года, а в следующий раз — лишь 25 ноября 2034 года. Конечно может это и так, но для человеческого глаза эти изменения были почти незаметны, а событие какого-то особого значения в астрономии не играет.

Вооружившись супертелевиком, я решил не упускать возможность поснимать полную и яркую луну с привязкой к достопримечательностям Владивостока. К тому же в дни полнолуния, прямо над Владивостоком, можно было увидеть очередной транзит Международной космической станции по диску Луны.

28 октября 2016. Метеорный поток Ориониды в Приморском крае

Ориониды, пик которых в течение середины октября каждого года, считаются одним из самых красивых метеорных потоков. Совершенно случайно стал свидетелем красивейшего звездопада.

29 сентября 2016. Транзит Международной космической станции по диску Луны

Полгода назад случайно увидел в интернете фотографию МКС во время ее прохождения по диску Луны, сделанную специалистом-фотографом из NASA. Тогда у меня появилась новая маленькая мечта. И вот 23 сентября, когда вся необходимая информация была получена и тщательно переварена, я взялся за дело:))

15 декабря 2015.

«Звездный дождь»: метеорный поток Геминиды в Приморском крае

Ежегодно, с 4 по 17 декабря, на ночном небе наблюдается самый обильный звездопад северного неба под названием Геминиды. Это происходит потому, что планета Земля в декабре проходит через рой мелких частиц, выброшенных в космос бывшей когда-то кометы, а ныне астероида, 3200 Фаэтон. Наиболее плотную часть облака наша планета проходит в ночь с 13 на 14 декабря — в этот период можно наблюдать до 120 сгорающих в небе метеоров в час.

Полное затмение Луны 04.04.2015

4 апреля во Владивостоке жители и гости города смогли наблюдать полное лунное затмение, которое стало самым коротким в нынешнем столетии.

Полное затмение Луны 08.10.2014

В ночь на четверг, 9 октября, жители Дальнего Востока могли наблюдать красивое природное явление — полное затмение Луны.

Уссурийская астрофизическая обсерватория — «космический патруль» Приморского края

Уссурийская астрофизическая обсерватория ДВО РАН – гордость Приморского края. В этом году знаменитая Служба Солнца отмечает свой юбилей. Первые снимки солнечной поверхности на территории посёлка Горнотаёжное были получены в марте 1954 года, ровно 60 лет назад.

Более полувека не прекращается наблюдение за небесными телами. Со временем обсерватория претерпела существенные изменения, пережила годы плохие и хорошие. Сейчас Служба Солнца получает новое оборудование, хотя и не за счёт государства, – за счёт заказчиков исследования небесных тел.
Спасибо за внимание!
—
-Использование фотоматериала разрешается только при моем личном согласии.
-Если вы используете фотографии в некоммерческих целях не забывайте ставить активную ссылку на мой журнал.
-Все снимки, размещенные в этом журнале, моего авторства, если не написано обратное.
-Текстовое описание объектов использовано из открытых источников
smitsmitty

Эффективные и стабильные перовскитные солнечные элементы большой площади с гетеропереходом неорганический перовскит/углерод с квантовыми точками

1. Yang W., Park B., Jung E., et al. Управление йодидом в слоях перовскита на основе формамидиния-галогенида свинца для эффективных солнечных элементов. Наука . 2017;356(6345):1376–1379. doi: 10.1126/science.aan2301. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

2. Jiang Q., Zhao Y., Zhang X., et al. Поверхностная пассивация перовскитовой пленки для эффективных солнечных элементов. Природа Фотоника . 2019;13(7):460–466. doi: 10.1038/s41566-019-0398-2. [CrossRef] [Google Scholar]

3. Мин Х., Ким М., Ли С. и др. Эффективные, стабильные солнечные элементы с использованием собственной ширины запрещенной зоны α -фазы формамидиния иодида свинца. Наука . 2019;366(6466):749–753. doi: 10.1126/science.aay7044. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

4. Alharbi E., Dar M., Arora N., et al. Перовскитные солнечные элементы с воспроизводимым фотонапряжением 1,20 В. Исследования . 2019;2019, статья 8474698:9. doi: 10.1155/2019/8474698. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

5. Yoo J., Seo G., Chua M., et al. Эффективные перовскитные солнечные элементы за счет улучшенного управления носителями. Природа . 2021; 590: 587–593. doi: 10.1038/s41586-021-03285-w. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

6. Wang Z., Shi Z., Li T., Chen Y., Huang W. Стабильность перовскитных солнечных элементов: перспективы замещения катиона A и X анион. Angewandte Chemie International Edition . 2017;56(5):1190–1212. doi: 10.1002/anie.201603694. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

7. Chao L., Niu T., Gu H., et al. Происхождение высокой эффективности и долговременной стабильности перовскитной ионной жидкости в фотогальванических элементах. Исследования . 2020;2020, статья 2616345:13. doi: 10.34133/2020/2616345. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

8. Миясака Т., Кулкарни А., Ким Г., Оз С., Йена А. Солнечные элементы на основе перовскита: можем ли мы отказаться от органики, свинец -бесплатно и без примесей? Передовые энергетические материалы . 2020;10(13, статья 1

0) doi: 10.1002/aenm.201

0. [CrossRef] [Google Scholar]

9. Liang J., Liu Z., Qiu L., et al. Улучшение оптических, электронных, кристаллических и морфологических свойств галогенида цезия и свинца путем замещения марганцем высокостабильных полностью неорганических перовскитных солнечных элементов с углеродными электродами. Передовые энергетические материалы . 2018;8(20, статья 1800504) doi: 10.1002/aenm.201800504. [CrossRef] [Академия Google]

10. Zhu W., Zhang Q., Chen D., et al. Межмолекулярный обмен повышает эффективность воздухостабильных полностью неорганических планарных CsPbIBr на основе углерода ₂ Солнечные элементы на основе перовскита более чем на 9% Advanced Energy Materials . 2018;8(30, статья 1802080) doi: 10.1002/aenm.201802080. [CrossRef] [Google Scholar]

11. Dong C., Han X., Li W., Qiu Q., Wang J. Многоступенчатое осаждение с помощью антирастворителя для эффективного и стабильного CsPbI на основе углерода ₂ Br полностью неорганический перовскитовый солнечный элемент. Нано Энергия . 2019; 59: 553–559. doi: 10.1016/j.nanoen.2019.02.075. [CrossRef] [Google Scholar]

12. Guo Z., Teo S., Xu Z., et al. Достигаемый высокий уровень V _oc полностью неорганических солнечных элементов на основе углерода CsPbIBr ₂ на основе перовскита за счет разработки интерфейсов. Журнал химии материалов A . 2019;7(3):1227–1232. doi: 10.1039/C8TA09838G. [CrossRef] [Google Scholar]

13. Liang J., Han X., Yang J., et al. Высокоэффективные полностью неорганические солнечные элементы на основе перовскита с возможностью создания дефектов. Дополнительные материалы . 2019;31(51, статья 18) doi: 10.1002/adma.2018. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

14. Wang H., Liu H., Dong Z., Li W., Zhu L., Chen H. Изменение состава повышает эффективность CsPbI на основе углерода ₃ солнечные элементы из перовскита свыше 14% Nano Energy . 2021;84, статья 105881 doi: 10.1016/j. nanoen.2021.105881. [CrossRef] [Google Scholar]

15. Liu S., Guan L., Zhang T., et al. Стабильные и эффективные полноценные солнечные элементы с использованием каркаса из неорганического оксида металла и неорганических перовскитов. Прикладные материалы сегодня . 2020;20, статья 100644 doi: 10.1016/j.apmt.2020.100644. [CrossRef] [Google Scholar]

16. Zhang J., Hodes G., Jin Z., Liu S. Полностью неорганический CsPbX ₃ Перовскитные солнечные элементы: прогресс и перспективы. Angewandte Chemie International Edition . 2019;58(44):15596–15618. doi: 10.1002/anie.2011. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

17. Chen W., Zhang S., Liu Z., et al. Специализированный слой оксида никеля, переносящий отверстия, для улучшения долговременной термостабильности солнечных элементов из неорганического перовскита. Солнечная РРЛ . 2019;3(11, статья 16) doi: 10.1002/solr.2016. [CrossRef] [Google Scholar]

18. Sun Q., Liang G. , Zhang X., Wang M. Бинарный металлический неорганический перовскит Sn/Pb: достойный доверия материал для эффективного и стабильного фотоэлектрического применения. Научный бюллетень . 2020;65(16):1330–1333. doi: 10.1016/j.scib.2020.04.025. [CrossRef] [Google Scholar]

19. Wang H., Liu H., Li W., Zhu L., Chen H. Солнечные элементы из неорганического перовскита на основе углеродных электродов. Нано Энергия . 2020;77, статья 105160 doi: 10.1016/j.nanoen.2020.105160. [CrossRef] [Google Scholar]

20. He S., Qiu L., Son D., et al. Технология углеродных электродов повышает эффективность всех перовскитных солнечных элементов, обработанных при низких температурах. Письма ACS Energy . 2019;4(9):2032–2039. doi: 10.1021/acsenergylett.9b01294. [CrossRef] [Google Scholar]

21. Юн С., Мин Х., Ким Дж., Ким Г., Ли К., Сок С. Разработка поверхности слоев трииодида цезия и свинца, обработанных атмосферным воздухом, для эффективных солнечных элементов. . Дж . 2021;5(1):183–196. doi: 10.1016/j.joule.2020.11.020. [CrossRef] [Google Scholar]

22. Cao K., Zuo Z., Cui J., et al. Эффективные перовскитные солнечные элементы с трафаретной печатью на основе мезоскопической архитектуры TiO ₂ /Al ₂ O ₃ /NiO/углерод. Нано Энергия . 2015;17:171–179. doi: 10.1016/j.nanoen.2015.08.009. [CrossRef] [Google Scholar]

23. Xu X., Liu Z., Zuo Z., et al. Селективный по отверстиям контакт NiO для эффективных перовскитных солнечных элементов с угольным электродом. Нанобуквы . 2015;15(4):2402–2408. doi: 10.1021/nl504701y. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

24. Meng F., Liu A., Gao L., et al. Текущий прогресс в межфазной инженерии перовскитных солнечных элементов на основе углерода. Журнал химии материалов A . 2019;7(15):8690–8699. doi: 10.1039/C9TA01364D. [CrossRef] [Google Scholar]

25. Wu Z., Liu Z., Hu Z., et al. Высокоэффективные и стабильные солнечные элементы из перовскита за счет модификации энергетических уровней на границе раздела перовскит/угольный электрод. Дополнительные материалы . 2019;31(11, статья 1804284) doi: 10.1002/adma.201804284. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

26. Wu Y., Yang X., Chen W., et al. Перовскитные солнечные элементы с эффективностью 18,21% и площадью более 1 см ² , изготовленные методом гетероперехода. Энергия природы . 2016;1(11, статья 16148) doi: 10.1038/nenergy.2016.148. [CrossRef] [Google Scholar]

27. Rajagopal A., Liang P., Chueh C., Yang Z., Jen A. Пассивация дефектов с помощью градуированного фуллеренового гетероперехода в низкозонной Pb-Sn бинарной перовскитной фотогальванике. Письма ACS Energy . 2017;2(11):2531–2539. doi: 10.1021/acsenergylett.7b00847. [CrossRef] [Google Scholar]

28. Li B., Zhang Y., Zhang L., Yin L. Проектирование градиентного гетероперехода для перовскитовых солнечных элементов без дырочных проводников с высокой эффективностью извлечения дырок и высокой проводимостью. Дополнительные материалы . 2017;29(39, статья 1701221) doi: 10. 1002/adma.201701221. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

29. Han J., Yin X., Zhou Y., et al. Объемный гетеропереход перовскит/поли[бис(4-фенил)(2,4,6-триметилфенил)амин] для высокоэффективных углеродных солнечных элементов большой площади методом градиентной инженерии. Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 2018;10(49):42328–42334. doi: 10.1021/acsami.8b15399. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

30. Zhao Q., Hazarika A., Chen X., et al. Высокоэффективные перовскитные солнечные элементы с квантовыми точками и гетероструктурой с разделением заряда. Природные коммуникации . 2019;10(1):стр. 2842. doi: 10.1038/s41467-019-10856-z. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

31. Paulo S., Stoica G., Cambarau W., Martinez-Ferrero E., Palomares E. Углеродные квантовые точки как новый материал для переноса дырок для перовскита солнечные батареи. Синтетические металлы . 2016; 222:17–22. doi: 10.1016/j.synthmet.2016.04. 025. [CrossRef] [Google Scholar]

32. Чжоу С., Тан Р., Инь Л. Повышение эффективности фотоэлектрического преобразования, вызванное эффектом медленных фотонов, для неорганических CsPbBr3, чувствительных к углеродным квантовым точкам, солнечных элементов на основе перовскита. Дополнительные материалы . 2017;29(43, статья 1703682) doi: 10.1002/adma.201703682. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

33. Hsu H., Hsiao H., Juan T., et al. Добавки из углеродных наноточек создают высокоэффективные стабильные на воздухе p-i-n перовскитные солнечные элементы, обеспечивающие КПД до 20,2% Передовые энергетические материалы . 2018;8(34, статья 1802323) doi: 10.1002/aenm.201802323. [CrossRef] [Google Scholar]

34. Ma Y., Zhang H., Zhang Y., et al. Повышение производительности инвертированных перовскитных солнечных элементов за счет пассивации границ зерен с помощью углеродных квантовых точек. Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 2019;11(3):3044–3052. doi: 10.1021/acsami.8b18867. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

35. Bai S., Da P., Li C., et al. Планарные перовскитные солнечные элементы с долговременной стабильностью с использованием добавок ионной жидкости. Природа . 2019;571(7764):245–250. doi: 10.1038/s41586-019-1357-2. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

36. Liu K., Chen S., Wu J., et al. Производное фуллерена с якорем SnO ₂ для высокопроизводительных перовскитных солнечных элементов. Энергетика и наука об окружающей среде . 2018;11(12):3463–3471. doi: 10.1039/C8EE02172D. [CrossRef] [Google Scholar]

37. Sun Q., Li H., Gong X., Ban H., Shen Y., Wang M. Взаимосвязанный слой нанокристаллов SnO2 для переноса электронов для высокоэффективных гибких перовскитовых солнечных элементов. Солнечная РРЛ . 2020;4(2, статья 19) doi: 10.1002/solr.2019. [CrossRef] [Google Scholar]

38. Lv Y., Zhang H., Wang J., et al. Комплексное осаждение для синергетического управления ростом перовскита для высокопроизводительного солнечного элемента. Исследования . 2020;2020, статья 2763409:10. doi: 10.34133/2020/2763409. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

39. Li N., Tao S., Chen Y., et al. Иммобилизация катионов и анионов за счет усиления химической связи с фторидами для солнечных элементов из стабильного галогенида перовскита. Энергия природы . 2019;4(5):408–415. doi: 10.1038/s41560-019-0382-6. [CrossRef] [Google Scholar]

40. Li H., Tao L., Huang F., et al. Повышение эффективности перовскитных солнечных элементов за счет пассивации поверхности промежуточным слоем из оксида графена. Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 2017;9(44):38967–38976. doi: 10.1021/acsami.7b10773. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

41. Dänekamp B., Müller C., Sendner M., et al. Гомопереходы перовскит-перовскит с помощью композиционного легирования. Письма журнала физической химии . 2018;9(11):2770–2775. doi: 10.1021/acs.jpclett.8b00964. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

42. Cui P., Wei D., Ji J., et al. Планарные перовскитные солнечные элементы с p-n-гомопереходом с эффективностью более 21,3% Nature Energy . 2019;4(2):150–159. doi: 10.1038/s41560-018-0324-8. [CrossRef] [Google Scholar]

43. Hou Y., Aydin E., de Bastiani M., et al. Эффективные тандемные солнечные элементы с обработанным раствором перовскитом на текстурированном кристаллическом кремнии. Наука . 2020;367(6482):1135–1140. doi: 10.1126/science.aaz3691. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

44. Xiao C., Zhao Q., Jiang C., et al. Солнечные элементы с перовскитными квантовыми точками: картирование межфазной энергетики для улучшения разделения зарядов. Нано Энергия . 2020;78, статья 105319 doi: 10.1016/j.nanoen.2020.105319. [CrossRef] [Google Scholar]

45. Wei H., Shi J., Xu X., et al. Улучшенный сбор заряда за счет ультратонкого слоя AlO _x , блокирующего электроны, для перовскитового солнечного элемента, не содержащего материала, переносящего дырки. Физическая химия Химическая физика . 2015;17(7):4937–4944. doi: 10.1039/C4CP04902K. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

46. Yu Y., Wang C., Grice C., et al. Синергетические эффекты добавки тиоцианата свинца и отжига в растворителе на характеристики широкозонных перовскитных солнечных элементов. Письма ACS Energy . 2017;2(5):1177–1182. doi: 10.1021/acsenergylett.7b00278. [CrossRef] [Google Scholar]

47. Sun Q., Gong X., Li H., et al. Прямое формирование I ₃ ⁻ ионы в растворе органических катионов для эффективных перовскитных солнечных элементов. Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы . 2018; 185:111–116. doi: 10.1016/j.solmat.2018.05.017. [CrossRef] [Google Scholar]

48. Ван М., Чен П., Хамфри-Бейкер Р., Закируддин С., Гретцель М. Влияние переноса заряда и рекомбинации на характеристики сенсибилизированных красителем солнечных элементов. ХимФизХим . 2009;10(1):290–299. doi: 10.1002/cphc. 200800708. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

49. Zuo L., Guo H., deQuilettes D. и соавт. Полимерно-модифицированные галоидные пленки перовскита для эффективных и стабильных солнечных элементов с планарным гетеропереходом. Научные достижения . 2017;3(8, статья e1700106) doi: 10.1126/sciadv.1700106. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

50. Gong X., Sun Q., Liu S., et al. Высокоэффективные перовскитные солнечные элементы с градиентным двухслойным электрон-транспортным материалом. Нанобуквы . 2018;18(6):3969–3977. doi: 10.1021/acs.nanolett.8b01440. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

51. Shai X., Zuo L., Sun P., et al. Эффективные плоские перовскитные солнечные элементы с использованием галогенид-замещенного Sr перовскита Pb. Нано Энергия . 2017; 36: 213–222. doi: 10.1016/j.nanoen.2017.04.047. [CrossRef] [Google Scholar]

52. Li H., Lu J., Zhang T., Shen Y., Wang M. Ограничение широкой квантовой ямы и накопление межфазного заряда в двумерных перовскитах с помощью катионов. Письма ACS Energy . 2018;3(8):1815–1823. doi: 10.1021/acsenergylett.8b00683. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

53. Чжао С., Лю С., Чжан Х. и др. Солнечные элементы из перовскита с эффективностью 20 % и двумерным слоем, переносящим электроны. Современные функциональные материалы . 2019; 29(4, статья 1805168) doi: 10.1002/adfm.201805168. [CrossRef] [Google Scholar]

54. Pan H., Zhao X., Xiu G., et al. Управление слоистыми перовскитами Раддлсдена-Поппера с помощью добавок растворителей. Наномасштаб . 2020;12(13):7330–7338. doi: 10.1039/C9NR10382A. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

55. Gong X., Guan L., Li Q., ​​et al. Квантовые точки черного фосфора в тонких пленках неорганического перовскита для эффективного фотоэлектрического применения. Научные достижения . 2020;6(15) doi: 10.1126/sciadv.aay5661. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

56. Guo Q., Wu J., Yang Y., et al. Высокопроизводительные безгистерезисные перовскитные солнечные элементы на основе SnO, легированного редкоземельными элементами ₂ Мезопористый каркас. Исследования . 2019;2019, статья 4049793:13. doi: 10.34133/2019/4049793. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

57. Квалификация проектирования наземных фотоэлектрических (PV) модулей и утверждение типа — Часть 1: Требования к испытаниям (IEC, 2016) IEC 61215-1:2016.

58. Snaith H., Hacke P. Обеспечение возможности оценки надежности предкоммерческих перовскитных фотоэлектрических элементов с учетом уроков, извлеченных из промышленных стандартов. Энергия природы . 2018;3(6):459–465. doi: 10.1038/s41560-018-0174-4. [CrossRef] [Google Scholar]

59. Wu S., Chen R., Zhang S., et al. Химически инертный промежуточный слой висмута повышает долговременную стабильность солнечных элементов на основе инвертированного перовскита. Природные коммуникации . 2019; 10(1) doi: 10.1038/s41467-019-09167-0. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

60. Ян В., Чжан Х., Лай Дж. и др. Углеродные точки со смещенной в красную сторону фотолюминесценцией за счет легирования фтором для оптического биоизображения. Углерод . 2018;128:78–85. doi: 10.1016/j.carbon.2017.11.069. [CrossRef] [Google Scholar]

61. Chu Q., Ding B., Peng J., et al. Высокостабильный перовскитовый солнечный элемент на углеродной основе с рекордной эффективностью более 18% за счет технологии транспортировки отверстий. Журнал материаловедения и технологии . 2019;35(6):987–993. doi: 10.1016/j.jmst.2018.12.025. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

Кремниевые солнечные элементы на стекле с эффективностью преобразования энергии более 13% при толщине менее 15 микрометров

1. Wilkinson, S., Berg, J. & von Aichberger, S. Marketbuzz. IHS Technology — Реферат www.technology.ihs.com.

2. Одден, Дж. О., Халворсен, Г., Ронг, Х. и Глокнер, Р. Сравнение энергопотребления в различных процессах производства кремния солнечного качества. Кремний для химической и солнечной промышленности IX .

3. Energiebilanzen, A. Auswertungstabellen zur Energiebilanz der Bunderrepublik Deutschland 1990 bis 2014 .

4. Haschke, J., Amkreutz, D. & Rech, B. Жидкофазный кристаллизованный кремний на стекле: технология, качество материала и гетеропереходные солнечные элементы с обратным контактом. Японский журнал прикладной физики 55 , 04EA04. URL-адрес http://iopscience.iop.org/article/10.7567/JJAP.55.04EA04/meta, doi:10.7567/JJAP.55.04EA04.

5. (Мариска) де Вильд-Шолтен, М. Дж. Время окупаемости энергии и углеродный след коммерческих фотоэлектрических систем. Солнечные энергетические материалы и солнечные элементы 119 , 296–305. URL http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024813004455, doi:10.1016/j.solmat.2013.08.037.

6. Габриэль, О. и др. . Кристаллический кремний на пассивации поверхности стекловолокна и качестве материала поглотителя н/д – н/д. URL-адрес http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pip.2707/abstract, doi:10.1002/pip.2707.

7. Хашке, Дж., Амкройц, Д., Корте, Л., Руске, Ф. и Реч, Б. На пути к тонкопленочным солнечным элементам из кристаллического кремния на стекле с качеством пластины. Солнечные энергетические материалы и солнечные элементы 128 , 190–197. URL http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024814002475, doi:10.1016/j.solmat.2014.04.035.

8. Jeong, S., McGehee, M.D. & Cui, Y. Ультратонкие кремниевые наноконусные солнечные элементы с полностью обратным контактом и эффективностью преобразования энергии 13,7%. Nature Communications 4 , 2950. URL http://www.nature.com/ncomms/2013/131216/ncomms3950/full/ncomms3950.html, doi:10.1038/ncomms3950. [ПубМед]

9. Говартс, Дж. и др. . Солнечные элементы из эпитаксиальных фольг: Эпифанийное прозрение. Energy Procedia 77 , 871–880. URL http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610215008917, doi:10.1016/j.egypro.2015.07.123.

10. Frijnts, T. и др. . Анализ потенциалов фототока и потерь в солнечных элементах из тонкопленочного кристаллического кремния. Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы 143 , 457–466. URL http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024815003803, doi:10.1016/j.solmat.2015.07.041.

11. Доре Дж., Онг Д., Варламов С., Иган Р. и Грин М. Прогресс в лазерно-кристаллизованных тонкопленочных поликристаллических кремниевых солнечных элементах: промежуточные слои, улавливание света и металлизация. IEEE Journal of Photovoltaics 4 , 33–39, doi:10.1109/JPHOTOV.2013.2280016.

12. Амкрейц Д. и др. . Солнечные элементы из жидкокристаллического кремния на стекле: качество материала и конструкция устройства. В Конференция специалистов по фотогальванике ( PVSC ), 2015 IEEE 42nd 1–3.

13. Прейслер, Н. и др. . Пассивация интерфейса жидкофазного кристаллизованного кремния на стекле исследована с помощью высокочастотных вольт-фарадных измерений. Физическое состояние твердое тело ( a ) н/д – н/д. URL-адрес http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pssa.201532957/abstract, doi:10.1002/pssa.201532957.

14. Amkreutz, D., Haschke, J., Häring, T., Ruske, F. & Rech, B. Повышение эффективности преобразования и стабильности процесса электронно-лучевых тонкопленочных кремниевых солнечных элементов на стекле. Солнечные энергетические материалы и солнечные элементы 123 , 13–16. URL http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024813006545, doi:10.1016/j.solmat.2013.12.021.

15. Кюнапфель, С. и др. . Преимущественная ориентация зерен {100} в мультикристаллическом кремнии толщиной 10 микрометров, кристаллизованном лазером на стекле. Тонкие твердые пленки 576 , 68–74. URL http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S004060

00164, doi:10.1016/j.tsf.2015.01.006.

16. Горка Б. и др. . Влияние водородной плазмы на пассивацию дефектов поликристаллических кремниевых тонкопленочных солнечных элементов. Плазменные процессы и полимеры 6 , S36–S40. URL-адрес http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ppap.200930202/abstract, doi:10.1002/ppap.200930202.

17. Зоннтаг, П. и др. . Свойства жидкофазных кристаллизованных встречно-штыревых солнечных элементов с тыльным контактом на стекле. Energy Procedia 77 , 487–492. URL http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610215008371, doi:10.1016/j.egypro.2015.07.069.

18. Батталья К., Куэвас А. и Де Вольф С. Высокоэффективные солнечные элементы на основе кристаллического кремния: состояние и перспективы. Энергетика Окружающая среда . Наука . 9 , 1552–1576. URL-адрес http://xlink.rsc.org/?DOI=C5EE03380B, doi:10.1039/C5EE03380B.

19. Sonntag, P. et al . Концепция солнечного элемента с встречно-штыревым обратным контактом и гетеропереходом для тонкопленочного кремния на стекле, кристаллизованного в жидкой фазе. Progress in Photovoltaics: Research and Applications 24 , 716–724. URL-адрес http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pip.2725/abstract, doi:10.1002/pip.2725.

20. Керн В. Эволюция технологии очистки кремниевых пластин. Журнал Электрохимического общества 137 , 1887–1892 (1990). URL-адрес http://jes.ecsdl.org/content/137/6/1887, doi:10.1149/1.2086825.

21. Табата О., Асахи Р., Фунабаси Х., Симаока К. и Сугияма С. Анизотропное травление кремния в растворах ТМАХ. Датчики и приводы A: физический 34 , 51–57. URL http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/092442479280139T, doi:10.1016/0924-4247(92)80139-T.

22. Ю, Дж. С. и др. . Эксперименты по анизотропному травлению кремния в ТМАГ. Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы 66 , 37–44. URL http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024800001562, doi:10.1016/S0927-0248(00)00156-2.

23. Накамура Дж. и др. . Разработка солнечных элементов с обратным контактом гетероперехода. IEEE Journal of Photovoltaics 4 , 1491–1495, doi:10.1109/JPHOTOV.2014.2358377.

24. Бокалич, М. и Топич, М. Характеристика светового луча аппарата LBIC и избранные дополнительные приложения. В процедуре . 46-й конференции MIDEM , 233–237. URL https://www.researchgate.net/publication/258106643_Light_beam_characterisation_of_LBIC_apparatus_and_selected_complementary_applications.

25. Филипич М. и др. . Анализ латерального транспорта через инверсионный слой в солнечных элементах с гетеропереходом аморфный кремний/кристаллический кремний 114 , 074504. дои: 10.1063/1.4818709.

26. Мазетти Г., Севери М. и Солми С. Моделирование подвижности носителей в зависимости от их концентрации в кремнии, легированном мышьяком, фосфором и бором. Транзакции IEEE на электронных устройствах 30 , 764–769, doi:10. 1109/T-ED.1983.21207.

27. Ульбрих, К., Гербер, А., Херманс, К., Ламбертц, А. и Рау, У. Анализ усиления тока короткого замыкания антибликовым текстурированным покрытием на кремниевых тонкопленочных солнечных элементах. Progress in Photovoltaics: Research and Applications 21 , 1672–1681. URL-адрес http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pip.2249/abstract, doi:10.1002/pip.2249.

28. Яблонович Э. Статистическая оптика лучей. Журнал Оптического общества Америки 72 , 899. URL https://www.osapublishing.org/abstract.cfm?URI=josa-72-7-899, doi:10.1364/JOSA.72.000899.

29. www.pvlighthouse.com.au. трассировщик лучей для пластин (версия 1.4.3) (2015 г.). URL-адрес https://pvlighthouse.com.au.

30. Holman, Z.C. et al . Управление инфракрасным светом в высокоэффективных кремниевых гетеропереходах и солнечных элементах с задней пассивацией 113 , 013107. 10.1063/1.4772975.

31. Holman, Z.C. et al . Потери тока на фронте кремниевых солнечных элементов с гетеропереходом. IEEE Journal of Photovoltaics 2 , 7–15, doi:10.1109/JPHOTOV.2011.2174967.

32. Пыш Д., Метте А. и Глунц С. В. Обзор и сравнение различных методов определения последовательного сопротивления солнечных элементов. Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы 91 , 1698–1706. URL http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024807002255, doi:10.1016/j.solmat.2007.05.026.

33. Gözberger, A., Voß, B. & Knobloch, J. Sonnenenergie: Photovoltaik: Physik und Technologie der Solarzelle . (Тойбнер).

34. Frijnts, T. и др. . Задняя сторона контактировала с солнечными элементами с гетеропереходными эмиттерами и лазерными контактами поглотителя для кристаллического кремния на стекле. Материалы конференции IEEE PVSC 43 приняты.

35. Schade, H. & Smith, Z.E. Измерение контактного сопротивления для структур солнечных элементов из гидрогенизированного аморфного кремния. Журнал прикладной физики 59 , 1682–1687. URL-адрес http://scitation.aip.org/content/aip/journal/jap/59/5/10.1063/1.336431, doi:10.1063/1.336431.

36. Гоголин Р. и др. . Анализ потерь последовательного сопротивления в солнечных элементах с гетеропереходом a-si:h/c-si. IEEE Journal of Photovoltaics 4 , 1169–1176, doi:10.1109/JPHOTOV.2014.2328575.

37. Ли С.-Ю. и др. . Анализ контактного сопротивления a-si:h/TCO для солнечного элемента с обратным контактом si-гетероперехода. Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы 120 , часть A, 412–416. URL http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024813003115, doi:10.1016/j.solmat.2013.06.026.

38. Зоннтаг, П. и др. . Анализ длин локальной диффузии неосновных носителей в тонкопленочных солнечных элементах из жидкофазного кристаллизованного кремния. IEEE Journal of Photovoltaics PP, 1–5 (2016), doi:10. 1109/JPHOTOV.2016.2615680.

39. Кюнапфель С., Галл С., Рех Б. и Амкройц Д. На пути к тонким пленкам монокристаллического кремния, выращенным на стекле методом жидкофазной кристаллизации. Солнечные энергетические материалы и солнечные элементы 140 , 86–91. URL http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024815001531, doi:10.1016/j.solmat.2015.03.030.

40. Amkreutz, D., Haschke, J., Kuhnapfel, S., Sonntag, P. & Rech, B. Кремниевые тонкопленочные солнечные элементы на стекле с напряжением холостого хода выше 620  мВ, сформированные жидкофазной кристаллизацией . IEEE Journal of Photovoltaics 4 , 1496–1501, doi:10.1109/JPHOTOV.2014.2358799.

Сколько солнечных панелей вам нужно: размер панели и коэффициенты мощности

Сколько солнечных панелей нужно среднему дому? Сколько солнечных батарей мне нужно для дома с 3 спальнями? Сколько солнечных панелей мне нужно для дома площадью 2000 кв. футов? Это все общие вопросы для честолюбивого солнечного домовладельца. Чтобы определить, сколько солнечных панелей вам понадобится для вашего дома, необходимо сначала узнать, каковы ваши цели.

Вы хотите минимизировать свой углеродный след? Максимально увеличить отдачу от ваших инвестиций? Сэкономить как можно больше денег?

Большинство людей хотят сэкономить деньги, сводя к минимуму воздействие на окружающую среду.

Чтобы рассчитать необходимое количество солнечных панелей, необходимо знать:

1. Ваша средняя потребность в энергии

2. Текущее потребление энергии в ваттах

3. Климат и количество солнечного света в вашем регионе

4. Эффективность солнечных панелей, которые вы рассматриваете

5. Физический размер солнечных панелей, которые вы рассматриваете

Один из простых способов ответить на вопрос «Сколько солнечных панелей мне нужно?» — это проконсультироваться с профессиональным установщиком солнечных батарей, который может провести для вас бесплатную оценку солнечной энергии дома.

Сколько солнечной энергии вам понадобится?

Чтобы определить среднюю потребность вашего дома в энергии, просмотрите прошлые счета за коммунальные услуги. Вы можете рассчитать, сколько солнечных панелей вам нужно, умножив почасовую потребность вашей семьи в энергии на пиковые часы солнечного света в вашем районе и разделив это значение на мощность панели. Используйте пример малой мощности (150 Вт) и высокой мощности (370 Вт), чтобы установить диапазон (например: 17–42 панели для выработки 11 000 кВтч/год). Обратите внимание, что размер вашей крыши и количество солнечного света, которое она получает, также являются факторами.

Если вы работаете с опытным установщиком солнечных батарей, он сделает все эти расчеты за вас. Если вы ищете калькулятор, чтобы выяснить, «сколько солнечных панелей мне нужно?», не ищите дальше. Вы можете использовать SunPower Design Studio, чтобы оценить размер собственной системы, ежемесячную экономию и фактический внешний вид солнечной батареи на вашей собственной крыше. Этот интерактивный инструмент дает оценку солнечной активности всего за несколько секунд, и его можно сделать самостоятельно или по телефону SunPower (800) 786-769.3.

Сколько ватт вы сейчас используете?

Взгляните на свой счет за электроэнергию, чтобы определить среднее потребление. Найдите «Использованные киловатт-часы (или кВтч)» или что-то подобное, а затем отметьте продолжительность представленного времени (обычно 30 дней). Если в вашем счете не указаны использованные киловатт-часы, найдите начальные и конечные показания счетчика и вычтите предыдущее показание из самого последнего.

Вам нужно ежедневное и почасовое использование для наших расчетов, поэтому, если в вашем счете не указано среднее значение за день, просто разделите среднемесячное или годовое значение на 30 или 365 дней соответственно, а затем снова разделите на 24, чтобы определить среднее значение за час. потребление электроэнергии. Ваш ответ будет в кВт. (И на всякий случай, если вам интересно, киловатт-час — это количество энергии, которое вы используете в любой момент времени, умноженное на общее время использования энергии. )

Небольшой дом в умеренном климате может потреблять примерно 200 кВтч в месяц, а более крупный дом на юге, где на кондиционеры приходится наибольшая часть энергопотребления дома, может потреблять 2000 кВтч и более. В среднем дом в США потребляет около 900 кВтч в месяц. Итак, это 30 кВтч в день или 1,25 кВтч в час.

Среднее дневное потребление энергии — это целевое среднесуточное значение для расчета ваших потребностей в солнечной энергии. Это количество киловатт-часов, которое вам нужно, чтобы ваша солнечная система производила, если вы хотите покрыть большую часть, если не все, ваши потребности в электроэнергии.

Важно отметить, что солнечные панели не работают с максимальной эффективностью 24 часа в сутки. (См. Solar 101: Как работает солнечная энергия?). Например, погодные условия могут временно снизить эффективность вашей системы. Поэтому эксперты рекомендуют добавить 25-процентную «подушку» к вашему целевому среднему дневному значению, чтобы гарантировать, что вы можете производить всю необходимую вам чистую энергию.

Сколько часов солнечного света вы можете ожидать в вашем районе?

Пиковые часы солнечного света для вашего конкретного местоположения будут иметь прямое влияние на энергию, которую вы можете ожидать от вашей домашней солнечной системы. Например, если вы живете в Фениксе, вы можете рассчитывать на большее количество часов пикового солнечного света, чем если бы вы жили в Сиэтле. Это не означает, что домовладелец из Сиэтла не может использовать солнечную энергию; это просто означает, что домовладельцу понадобится больше панелей.

Центр данных о возобновляемых ресурсах предоставляет информацию о солнечном свете по штатам и крупным городам.

Теперь умножьте свое почасовое использование (см. вопрос № 1) на 1000, чтобы преобразовать почасовую потребность в электроэнергии в ваттах. Разделите среднечасовую потребность в мощности на количество часов пикового солнечного света в вашем районе. Это дает вам количество энергии, которое ваши панели должны производить каждый час. Таким образом, среднему американскому дому (900 кВтч в месяц) в районе, где пик солнечного света составляет пять часов в день, потребуется 6000 Вт.

Что влияет на выходную мощность солнечной панели?

Вот где качество солнечной панели имеет значение. Не все солнечные панели одинаковы. Фотогальванические (PV) солнечные панели (наиболее часто используемые в жилых помещениях) имеют мощность от 150 до 370 Вт на панель, в зависимости от размера и эффективности панели (насколько хорошо панель способна преобразовывать солнечный свет в энергию) и по клеточным технологиям.

Например, солнечные элементы без линий сетки на передней панели (например, SunPower ^® Maxeon ^® ) поглощают больше солнечного света, чем обычные элементы, и не страдают от таких проблем, как расслоение (шелушение). Конструкция наших ячеек делает их более прочными и устойчивыми к растрескиванию или коррозии. А микроинвертор на каждой панели может оптимизировать преобразование энергии в источнике, в отличие от одного большого инвертора, установленного сбоку дома.

Из-за этих широких различий в качестве и эффективности трудно сделать общий вывод о том, какие солнечные панели вам подходят или сколько вам понадобится для вашего дома. Главный вывод заключается в том, что чем эффективнее панели, тем большую мощность они могут производить, и тем меньше энергии вам понадобится на крыше, чтобы получить ту же мощность. Обычные солнечные панели обычно производят около 250 Вт на панель с разным уровнем эффективности. Напротив, панели SunPower, как известно, являются самыми эффективными солнечными панелями на рынке.*

Чтобы определить, сколько солнечных панелей вам нужно, разделите почасовую потребность вашего дома в мощности (см. вопрос № 3) на мощность солнечных панелей, чтобы рассчитать общее количество необходимых вам панелей.

Таким образом, для среднего американского дома в Далласе, штат Техас, потребуется около 25 обычных (250 Вт) солнечных панелей или 17 панелей SunPower (370 Вт).

Как влияет размер солнечной панели?

Если у вас небольшая крыша или крыша необычной формы, важно учитывать размер и количество солнечных панелей. Имея большую полезную площадь крыши, возможно, вы можете пожертвовать некоторой эффективностью и купить панели большего размера (по более низкой цене за панель), чтобы достичь целевого выхода энергии. Но если ваша полезная площадь крыши ограничена или частично затенена, возможность использовать меньшее количество высокоэффективных панелей меньшего размера может быть лучшим способом получить максимально возможную мощность в долгосрочной перспективе, что в конечном итоге сэкономит вам больше денег.

Размеры солнечных панелей

Типичные размеры солнечных панелей для жилых домов сегодня составляют около 65 дюймов на 39 дюймов или 5,4 фута на 3,25 фута, с некоторыми различиями среди производителей. Панели SunPower имеют размеры 61,3 дюйма на 41,2 дюйма.

Эти размеры оставались более или менее неизменными на протяжении десятилетий, но эффективность и производительность при той же занимаемой площади резко изменились в лучшую сторону. Кроме того, SunPower проектирует целые системы таким образом, чтобы между панелями практически не было зазоров, и использует невидимый каркас и монтажное оборудование, чтобы сделать площадь крыши максимально плотной, эффективной и привлекательной.

Сколько весят солнечные батареи?

Если вы планируете установить солнечную систему на крыше, понимание веса ваших солнечных панелей является еще одним ключевым фактором, который следует учитывать. Знание веса солнечной панели — лучший способ убедиться, что ваша крыша выдержит полную установку.

Хотя вес панелей варьируется от производителя к бренду, большинство панелей весит около 40 фунтов.

Панели SunPower являются самыми легкими из всех основных брендов*, некоторые из наших панелей весят всего 33 фунта. Для сравнения, в верхней части диапазона некоторые обычные панели весят до 50 фунтов.

Резюме: Сколько панелей вам нужно?

Ответы на приведенные выше вопросы дадут вам представление об идеальном количестве панелей для ваших нужд по выработке электроэнергии или, по крайней мере, о реальном диапазоне. Затем профессиональный установщик должен оценить архитектуру вашей крыши, угол наклона к солнцу и другие факторы, чтобы увидеть, сможете ли вы физически расположить правильное количество панелей на крыше для достижения ваших ежедневных целей по производству энергии.

Вы также должны рассмотреть вопрос о чистых измерениях, так как вы думаете, сколько денег вы сэкономите и заработаете на своей солнечной системе. Чистый учет — это то, как ваша коммунальная компания начисляет вам кредиты за производство избыточной солнечной энергии, когда светит солнце, а затем позволяет вам получать из этих кредитов, когда вы используете обычную электросеть в ночное время, если вы не храните свою избыточную солнечную энергию в система хранения аккумуляторов.

Для начала воспользуйтесь нашим калькулятором солнечной энергии, который поможет вам рассчитать, сколько вы могли бы сэкономить, переходя на солнечную энергию.

Связанные посты

• Solar 101: как работает солнечная энергия?

• Как семья из Южной Калифорнии перешла на солнечную энергию, чтобы сэкономить на летних счетах за электричество

• Как устанавливаются домашние солнечные панели

Заинтересованы в высокоэффективных солнечных панелях для дома? Свяжитесь с SunPower для получения дополнительной информации.