🗊Презентация Солнечные батареи

Эффективность солнечных ячеек из кремния выше, но производство дорогостоящее энерго- и ресурсозатратное

Ключевым элементом солнечной батареи является так называемый кремниевый фотогальванический элемент или фотоэлемент, который преобразует видимый солнечный свет, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение в электричество.

Основой устройства является поверхность соприкосновения двух типов кремния, которые предусматривает конструкция фотоэлемента. Поскольку верхняя часть элемента прозрачна, солнечный свет без препятствий падает непосредственно на кремний. Положительный электрод сделан в виде ребер жесткости из металла, которые соединяют проводами. Отрицательный электрод  представляет собой металлическую подложку, которая в свою очередь находится в контакте с кремниевыми пластинами фотоэлемента. Основой устройства является поверхность соприкосновения двух типов кремния, которые предусматривает конструкция фотоэлемента. Поскольку верхняя часть элемента прозрачна, солнечный свет без препятствий падает непосредственно на кремний. Положительный электрод сделан в виде ребер жесткости из металла, которые соединяют проводами. Отрицательный электрод  представляет собой металлическую подложку, которая в свою очередь находится в контакте с кремниевыми пластинами фотоэлемента. При попадании солнечного света на поверхность фотоэлемента, между двумя типами кремния возникает разница так называемых потенциалов или электрическое напряжение. При подключении к элементу нагрузки сила тока возрастает пропорционально яркости солнечного света, вплоть до определенного критического значения. При усилении интенсивности освещения сила тока достигает максимума и выравнивается. Такой максимум называется током насыщения. Отношение вырабатываемой электроэнергии к силе света падающего на фотоэлемент называется коэффициентом преобразования или коэффициентом полезного действия (КПД). Для конструирования солнечной батареи не нужно чего-то особенного. Фотоэлектрические ячейки (один фотоэлемент) можно объединить в последовательно-параллельные соединения, повышая тем самым выходную мощность всей панели. Когда несколько фотоэлементов соединяются в цепь последовательно, их выходное напряжение увеличивается. Когда такие конструкции далее подсоединяются параллельно, их максимальная сила тока эквивалентна произведению максимальной силы тока одной ячейки или их последовательной комбинации, на количество таких ячеек или их последовательных комбинаций. При этом максимальная мощность последовательно-параллельного соединения одинаковых ячеек эквивалентна произведению максимальной мощности каждой ячейки на количество ячеек.

Тонкие, лёгкие и гибкие батареи из аморфного кремния удобный в строительстве вариант, однако их эффективность по сравнению с другими существующими технологиями низка. Тонкие, лёгкие и гибкие батареи из аморфного кремния удобный в строительстве вариант, однако их эффективность по сравнению с другими существующими технологиями низка. Технология CIS, солнечных ячеек с применением соединения меди, индия и селена, которое по кристаллической структуре относится к минералу халькопириту. Солнечные ячейки с прямопереходным полупроводником CIS обладают высокой эффективностью, которая достигается благодаря оптимизации запрещённой зоны и p-n перехода. Коэффициент поглощения соединения CuInSe2 выше, чем у других используемых в солнечной энергетике полупроводников, что позволяет изготавливать из него плёночные солнечные батареи, применяющиеся при изготовлении строительных модулей из стабильного стеклянного композита.

Полупроводниковая структура наносится на стекло микрометровым слоем методом соиспарения, такая технология энергоэффективна, использует меньше материалов и повышает долговечность защищённой со всех сторон батареи, которая может использоваться вместо кровельного материала или в качестве элемента остекления, потому что она полупрозрачна, обладает свойствами тепло- и звукоизоляции. Полупроводниковая структура наносится на стекло микрометровым слоем методом соиспарения, такая технология энергоэффективна, использует меньше материалов и повышает долговечность защищённой со всех сторон батареи, которая может использоваться вместо кровельного материала или в качестве элемента остекления, потому что она полупрозрачна, обладает свойствами тепло- и звукоизоляции.

Элементы Sphelar представляют собой капли затвердевшего кремния размерами 1,8 мм в диаметре. Основным преимуществом этих элементов является высокий уровень прозрачности. Это позволяет «встраивать» их в стекло, тем самым получая прозрачное окно с солнечными элементами, способными поглощать свет в любом направлении и под любым углом. А поскольку стекло может поглощать свет с обеих сторон, эта технология способна привести к более эффективному преобразованию солнечной энергии в электричество. Элементы Sphelar представляют собой капли затвердевшего кремния размерами 1,8 мм в диаметре. Основным преимуществом этих элементов является высокий уровень прозрачности. Это позволяет «встраивать» их в стекло, тем самым получая прозрачное окно с солнечными элементами, способными поглощать свет в любом направлении и под любым углом. А поскольку стекло может поглощать свет с обеих сторон, эта технология способна привести к более эффективному преобразованию солнечной энергии в электричество.

КПД выпускаемых промышленностью солнечных элементов варьируется в зависимости от организации атомов кремния от 15-25% у монокристаллических, 12-17% - у поликристаллических, 6-10% - у аморфных. Сочетание с кремниевых элементов с тонкопленочными из теллурида кадмия (CdTe) позволяет достичь КПД 8-12%. КПД выпускаемых промышленностью солнечных элементов варьируется в зависимости от организации атомов кремния от 15-25% у монокристаллических, 12-17% - у поликристаллических, 6-10% - у аморфных. Сочетание с кремниевых элементов с тонкопленочными из теллурида кадмия (CdTe) позволяет достичь КПД 8-12%. Для изготовления солнечных элементов применяется также технология с использованием в качестве солнечных ячеек соединения меди, индия и селена (CuInSe2), которое по кристаллической структуре относится к минералу халькопириту. Высокая эффективность ячеек с прямопереходным полупроводником достигается путем оптимизации запрещенной зоны. Кроме того, коэффициент поглощения медь-индий-диселенида и его твердые растворы Cu(In,Ga)Se2 имеют максимально широкую спектральную полосу поглощения солнечного излучения, что позволяет повышать и контролировать КПД фотопреобразования, превышающий 20%. Cоединения структуры перовскита (например, искусственного перовскита с галогенидом свинца или индия галлия арсенид). За счет изменения состава ингредиентов можно менять ширину запрещенной зоны, что позволит повысить КПД перовскитовых элементов. Важно, что за счет предлагаемых материалов можно успешно повышать КПД известных кремниевых элементов. Например, перовскиты используют более коротковолновую часть солнечного спектра по сравнению с кремнием, генерируя электроны более высокой энергии. Нанося слой перовскита на слой кремния можно получить эффект улавливания большей части солнечного спектра.

Аспекты тепловой защиты зданий Эффективные системы инженерного оборудования зданий; Соблюдение параметров микроклимата и теплового режима зданий; Корректный расчет (проектирование), строительство (монтаж) и эксплуатация конструкций Применение эффективных теплоизоляционных материалов

Методы сокращения теплопотерь Улучшенная теплоизоляция стандартных строительных элементов (кровля, стены, полы и т.п.); Уменьшение тепловых мостов за счет качественного выполнения работ; Герметизация оболочки здания; Использование специальных материалов и конструкций для светопрозрачных элементов зданий; Высокоэффективная рекуперация тепла из вытяжного воздуха.

Улучшенная теплоизоляция стандартных строительных элементов

Теплоизоляционный материал на основе льна

Пенопласты Neopor

Примеры применения Neopor

Мостики холода

Вакуумные изоляционные панели Переход к вакууму в газе с уменьшением давления начинается с нарушения условия для значений чисел Кнудсена Kn=L/d << 1 и завершается при достижении условия Kn >>1 (L – длина свободного пробега молекулы газа, d – характерный размер полости). Если давление газа достигло области значений, для которых средняя длина свободного пробега молекул L становится сравнимой с размерами полости, в которой газ заключен, то обычное понятие теплопроводности – явления, обусловленного столкновениями молекул, – теряет смысл. Именно поэтому для газа в данных условиях используется термин «теплопередача», а не теплопроводность. В применении к пористым теплоизоляционным материалам термин теплопроводность носит условный, то есть эквивалентный характер, поскольку в них наблюдается не только чистая теплопроводность, как в однородных твердых телах. Передача теплоты в таких системах осуществляется посредством: кондуктивной теплопроводности твердого скелета, образующего пористую структуру материала; кондуктивной теплопроводности газа, находящегося в капиллярах или ячейках пор; излучения между стенками пор (радиационная теплопроводность); конвекции вследствие перемещения газа в пористой структуре изоляции. При сравнении теплопроводности герметичных и открытых пористых систем видна более высокая теплопроводность открытых систем. Эффективная теплопроводность является сложной функцией, зависящей от многих факторов: температуры, давления газа в порах, размера пор, степени черноты стенок капилляров и ячеек, оказывающих различное влияние на величину коэффициента теплопроводности. Перенос тепла теплопроводностью газа в пористом материале уменьшается как при увеличении длины L пробега молекул, то есть снижении давления, так и при уменьшении размеров пор. Размеры пор в материалах, применяемых для создания современной вакуумно-порошковой изоляции, составляют несколько нанометров. Теплопередача газа в таких материалах начинает уменьшаться уже при давлениях, близких к атмосферному, а при давлении 10–3–10–4 бар становится настолько незначительной, что ею можно пренебречь. Это одно из основных достоинств вакуумно-порошковой изоляции.

Летняя теплозащита Micronal

Примеры зданий с использованием латентной теплозащиты Micronal