Технология изготовления солнечных батарей: Производство солнечных батарей

Содержание

Особенности производства солнечных батарей

Солнечная фотовольтаика, по сравнению с другими альтернативными способами получения электрической энергии, обладает существенным экологическим преимуществом. Ведь для производства солнечных батарей, в первую очередь, требуется кремний. А это второй по распространённости химический элемент в земной коре.

В качестве основного сырья используют кварцевый песок определённых пород. Такой песок обладает высоким массовым содержанием двуокиси кремния и подходит для дальнейшей обработки. Получение очищенного технического кремния является отправной точкой солнечного производственного цикла.

Технология включает в себя этапы высокотемпературного плавления сырья, и процессов синтеза при добавлении различных химических веществ. В результате достигается необходимая степень очистки кремния от посторонних примесей. Массовое содержание кремния, предназначенного для солнечного производства, составляет, в итоге, не менее 99,99 %.

Солнечный кремний различают трёх основных видов – монокристаллический, поликристаллический и аморфный.

Монокристаллический кремний легко узнать по его однородному цвету, вызванному однородной структурой кристалла. Такой кремний получается выращиванием слитков в специальных печах — тиглях, при постоянном вращении. Для придания кристаллографической ориентации, которую наследует весь слиток, применяется затравочный монокристалл.

Поликристаллический кремний отличается тем, что в процессе химического осаждения паров, множество мелких кристаллов затвердевает рядом друг с другом в произвольной ориентации. Эта технология производства, как правило, менее дорогостоящая. Поэтому солнечные батареи для дома на основе поликристаллов обладают меньшей стоимостью.

Готовые слитки монокристаллического кремния имеют круглую форму в поперечном сечении, поэтому, как правило, подвергаются механической обработке для придания им псевдоквадратной формы. После этого слитки нарезаются на тонкие пластины с применением алмазных пил, или по технологии проволочной резки. Полученные пластины очищают от следов суспензии. Затем производится контроль правильности геометрических параметров пластин, и визуальная проверка поверхностей на отсутствие брака.

После тщательного окончательного тестирования, монокристаллические и поликристаллические пластины становятся основой для производства солнечных элементов, состоящих из двух слоёв кремния — p- и n-типа.

Солнечные элементы спаиваются между собой проводниками в одной плоскости. Совокупности ячеек наиболее правильно называть солнечными модулями (или фотоэлектрическими модулями). Они, как правило, имеют сплошной лист закалённого текстурированного стекла на верхней (освещаемой) стороне. Это стекло хорошо пропускает свет, в том числе рассеянный, одновременно обеспечивая герметизацию и защиту полупроводниковых пластин от механических повреждений и влажности.

Последовательное подключение солнечных ячеек, позволяет добиться определённого уровня напряжения. Параллельное подключение увеличивает силу возникающего тока. Объединяя последовательно и параллельно соединённые элементы, можно добиться необходимых электрических параметров всего фотоэлектрического модуля.

Сами фотоэлектрические модули, могут также объединяться между собой последовательно, параллельно, или последовательно-параллельно для получения требуемых параметров по силе тока и напряжению.

Возникающий ток используется для питания различных приборов, а также для накопления электроэнергии в аккумуляторах.

Новая технология изготовления солнечных батарей.

Под давлением: Новая технология может удешевить и упростить изготовление  гибких солнечных батарей больших размеров.


Совершенно новая технология химического процесса под высоким давлением, позволяет производить огромные листы тонкопленочных кремниевых полупроводников при низких температурах в менее простых реакторах по сравнению с текущими технологиями, их размерами и стоимостью.

«Мы разработали новый подход к созданию тонкопленочных проводников большой площади без использования плазмы» сказал Джон Беддинг, профессор химии, физики, материаловедения и инженерии в Университете штата Пенсильвания. «Наша новая технология может упростить и удешевить изготовление гибких полупроводников большой площадью, которые используются в плоских панельных мониторах и в солнечных батареях, которые являются коммерчески важными полупроводниками».

Тонкопленочные кремниевые полупроводниковые приборы, как правило, изготавливаются с помощью способа химического осаждения, в котором силан — газ, состоящий из кремния и водорода — подвергается химической реакции, добавляя атомы кремния и водорода в тонком слое, чтобы покрыть поверхность. В данный момент для создания функционирующего производства полупроводников химической реакцией, нанесение кремния на поверхность должно происходить при достаточно низкой температуре, чтоб атомы водорода наносились на покрытие, а не испарялись подобно пару в кипящей воде. С учетом современных технологий, эта низкая температура достигается за счет создания плазмы — состояние вещества похожего на газ, состоящий из ионов и свободных электронов в большом объеме газа при низком давлении. Эти дорогостоящие реакторы настолько большие и тяжелые, что возникают большие трудности в их транспортировки. Для генерации плазмы, они требуют очень большие объемы газа.

«С нашим новым методом, путем химического процесса под высоким давлением мы можем создать низкотемпературные реакции в намного меньших местах и с намного меньшим объемом газа”, сказал Бэддинг.

“Уменьшенное необходимое пространство позволяет нам, впервые, создавать полупроводники на многократных, сложенных поверхностях одновременно, а не на просто единственной поверхности. Чтобы максимизировать площадь поверхности, скатанные гибкие поверхности для солнечных батарей могут использоваться в очень простом и намного более компактном реакторе. Область получающегося скатанного полупроводника, после дальнейшей размотки, может приблизиться или даже превысить квадратный километр”. Исследование финансировалось Национальным научным фондом (грант № DMR-1107894)

Источник: www.technology.org

Как сделать солнечные батареи своими руками.

В мастер-классе показывается изготовление солнечной панели из 36 поликристаллических солнечных элементов размером 81×150 мм. Исходя из этих размеров, можно вычислить размеры будущей солнечной батареи. При расчете размеров важно между элементами делать небольшое расстояние, которое будет учитывать изменение размеров основы под атмосферным воздействием, то есть между элементами должно быть 3–5 мм. Результирующий размер заготовки должен быть 835х690 мм при ширине уголка 35 мм.




Подбор и пайка солнечных элементов

В настоящий момент на аукционе Еbay представлен огромный ассортимент изделий для самостоятельного изготовления солнечных батарей.
Так как солнечная батарея, сделанная своими руками, практически в 4 раза дешевле готовой, самостоятельное изготовление — это значительная экономия средств. На Еbay можно приобрести солнечные элементы с дефектами, но они не теряют своей функциональности, таким образом, стоимость солнечной батареи может существенно сократиться, если вы можете дополнительно пожертвовать внешним видом батареи.

При первом опыте лучше приобретать наборы для изготовления солнечных панелей, в продаже имеются солнечные элементы с припаянными проводниками. Пайка контактов — это достаточно сложный процесс, сложность усугубляется хрупкостью солнечных элементов.

Если вы приобрели кремниевые элементы без проводников, то сначала необходимо провести пайку контактов.
Пайка элементов — это достаточно кропотливая работа. Если не удастся получить нормального соединения, то необходимо повторить работу. По нормативам серебряное напыление на проводнике должно выдерживать 3 цикла пайки при допустимых тепловых режимах, на практике сталкиваешься с тем, что напыление разрушается. Разрушение серебряного напыления происходит из-за использования паяльников с нерегулируемой мощностью (65Вт), этого можно избежать, если понизить мощность следующим образом — нужно последовательно с паяльником включить патрон с лампочкой в 100 Вт. Номинальная мощность нерегулируемого паяльника слишком высока для пайки кремниевых контактов.


Даже если продавцы проводников уверяют, что припой на соединителе имеется, его лучше нанести дополнительно. Во время пайки старайтесь аккуратно обращаться с элементами, при минимальном усилии они лопаются; не стоит складывать элементы пачкой, от веса нижние элементы могут треснуть.

Сборка и пайка солнечной батареи

При первой самостоятельной сборке солнечной батареи лучше воспользоваться разметочной подложкой, которая поможет расположить элементы ровно на некотором расстоянии друг от друга (5 мм).

Основа выполняется из листа фанеры с маркированием уголков. После пайки на каждый элемент с обратной стороны крепится кусок монтажной ленты, достаточно прижать заднюю панель к скотчу, и все элементы переносятся.
При таком типе крепления сами элементы дополнительно не герметизируются, они могут свободно расширяться под действием температуры, это не приведет к повреждению солнечной батареи и разрыву контактов и элементов. Герметизации поддаются только соединительные части конструкции. Такой вид крепления больше подходит для опытных образцов, но вряд ли может гарантировать долгосрочную эксплуатацию в полевых условиях.

Последовательный план сборки батареи выглядит так:



Основные проблемы сборки солнечной панели связаны с качеством пайки контактов, поэтому специалисты предлагают перед герметизацией панели ее протестировать.

Тестирование можно делать после пайки каждой группы элементов. Если вы обратите внимание на фотографии в мастер-классе, то часть стола под солнечными элементами вырезана. Это сделано намеренно, чтобы определить работоспособность электрической сети после пайки контактов.

Герметизация солнечной панели

Герметизация солнечных панелей при самостоятельном изготовлении — это самый спорный вопрос среди специалистов. С одной стороны, герметизация панелей необходима для повышения долговечности, она всегда применяется при промышленном изготовлении. Для герметизации зарубежные специалисты рекомендуют использовать эпоксидный компаунд «Sylgard 184», который дает прозрачную полимеризованную высокоэластичную поверхность. Стоимость «Sylgard 184» на Еbay составляет около 40 долларов.

С другой стороны, если вы не хотите нести дополнительные затраты, вполне можно использовать силиконовый герметик. Однако в этом случае не стоит полностью заливать элементы, чтобы избежать их возможного повреждения в процессе эксплуатации. В таком случае элементы к задней панели можно прикрепить при помощи силикона и герметизировать только края конструкции. Насколько эффективна такая герметизация, сказать сложно, но использовать не- рекомендованные гидроизоляционные мастики не советуем, очень высока вероятность разрыва контактов и элементов.


Схема электроснабжения дома

Системы электроснабжения домов с использованием солнечных батарей принято называть фотоэлектрическими системами, то есть системами, обеспечивающими генерацию энергии с использованием фотоэлектрического эффекта. Для индивидуальных жилых домов рассматриваются три фотоэлектрические системы: автономная система энергообеспечения, гибридная батарейно-сетевая фотоэлектрическая система, безаккумуляторная фотоэлектрическая система, подключенная к центральной системе энергоснабжения.

Каждая из систем имеет свое предназначение и преимущества, но наиболее часто в жилых домах применяют фотоэлектрические системы с резервными аккумуляторными батареями и подключением к централизованной энергосети. Питание электросети осуществляется при помощи солнечных батарей, в темное время суток от аккумуляторов, а при их разрядке — от центральной энергосети. В труднодоступных районах, где нет центральной сети, в качестве резервного источника энергоснабжения используются генераторы на жидком топливе.

Более экономной альтернативой гибридной батарейно-сетевой системе электроснабжения будет безаккумуляторная солнечная система, подсоединенная к центральной сети энергоснабжения. Электроснабжение осуществляется от солнечных батарей, а в темное время суток сеть питается от центральной сети. Такая сеть более применима для учреждений, потому что в жилых домах большая часть энергии потребляется в вечернее время.


Рассмотрим типичную установку батарейно-сетевой фотоэлектрической системы. В качестве генератора электроэнергии выступают солнечные панели, которые подсоединены через соединительную коробку. Далее в сети устанавливается контроллер солнечного заряда, чтобы избежать короткого замыкания при пиковой нагрузке. Электроэнергия накапливается в резервных батареях-аккумуляторах, а также подается через инвертор на потребители: освещение, бытовую технику, электроплиту и, возможно, используется для нагревания воды. Для установки системы отопления эффективнее применять гелиоколлекторы, которые относятся к альтернативной гелиотехнологии.

Существует два типа электросетей, которые используются в фотоэлектрических системах: на базе постоянного и переменного тока. Использование сети переменного тока позволяет размещать электропотребители на расстоянии, превышающем 10–15 м, а также обеспечивать условно-неограниченную нагрузку сети.

Для частного жилого дома обычно используют следующие комплектующие фотоэлектрической системы:

  • суммарная мощность солнечных панелей должна составлять 1000 Вт, они обеспечат выработку около 5 кВт ч;
  • аккумуляторы с общей емкостью в 800 А/ч при напряжении 12 В;
  • инвертор должен иметь номинальную мощность 3кВт с пиковой нагрузкой до 6 кВт, входное напряжение 24–48 В;
  • контроллер солнечного разряда 40–50 А при напряжении в 24 В;
  • источник бесперебойного питания для обеспечения кратковременного заряда с током до 150 А.

Таким образом, для фотоэлектрической системы электроснабжения понадобится 15 панелей на 36 элементов, пример сборки которых приведен в мастер-классе. Каждая панель дает суммарную мощность в 65 Вт. Более мощными будут солнечные батареи на монокристаллах. Например, солнечная панель из 40 монокристаллов имеет пиковую мощность 160 Вт, однако такие панели чувствительны к пасмурной погоде и облачности. В этом случае солнечные панели на базе поликристаллических модулей оптимальны для использования в северной части России.

Изготовление кремниевых солнечных элементов | Avenston

Стандартный тестер состоит из эталонного солнечного элемента и встроенного компьютера, обобщающего полученные при измерении значения и приводящий их к значениям, которые были бы получены при полном соблюдении стандартов измерения. Это только на первый взгляд измерение представляется достаточно простой и тривиальной задачей, но на самом деле, чтобы получить корректные значения, необходимо учесть целый ряд факторов, основными из которых можно выделить следующие:

  • Поскольку вырабатываемый солнечным элементом электрический ток прямо пропорционален интенсивности освещения, при проведении тестирования необходимо добиться стабильности освещенности, её значение должно быть известным и постоянным.
  • Необходимо достичь как можно большей однородности света по всей поверхности тестируемой панели.
  • Спектральное распределение создаваемой освещенности должно максимально точно соответствовать спектральному распределению, характерному для естественного солнечного света.
  • Необходимо определить температуру солнечного элемента и поддерживать её фиксированной на протяжении всего времени тестирования.
  • Потребуется исключить нестабильность напряжения в электрической цепи измерительного комплекса и непосредственно на контактах – падение напряжения существенно влияет на точность проводимых измерений.

Добиться однородности излучения можно, воспользовавшись двумя самыми распространенными способами:

  • Задействовать точечный источник излучения – в этом случае необходимой однородности можно добиться, разнеся тестируемый образец солнечной панели и источник света на значительные расстояния, например, на несколько десятков метров.
  • Воспользоваться специальной оптикой с рассеивающими и отражающими элементами – достаточно сложный в плане практической реализации способ, ведь в этом случае придется постоянно контролировать настройку оборудования, своевременно внося необходимые коррективы. Кроме того, потребуется компенсировать влияние рефлектора (а также и прочих используемых оптических приборов) на спектральное распределение мощности излучения, применив дополнительную фильтрацию.

В первом варианте необходимо часто контролировать и настраивать оборудование, а также компенсировать влияние рефлектора и других оптических элементов на спектральное распределение с помощью дополнительной фильтрации, что приводит к большим трудностям в использовании. Во втором варианте необходимо однородность достигается разнесением источника и тестируемого образа на значительное расстояние. Наиболее распространенными в промышленности являются импульсные тестеры с ксеноновой лампой.

Итак, выше были изложены основы традиционной технологии, разработанной в Украине и внедренной в серийное производство. Это была, наверное наиболее распространенная технология создания кремниевых солнечных элементов с контактами, нанесенными методом трафаретной печати. Как может показаться, процесс производства фотоэлектрических преобразователей достаточно простой по сравнению с изделиями традиционной микроэлектроники. Но это только на первый взгляд. На самом деле в технологии фотоэлементов существует огромное множество трудностей, подводных камней и нюансов.

Солнечные батареи космического и наземного применения

К проблеме освоения энергии солнечного света привлечено в настоящее время внимание специалистов разных научных дисциплин. Особенно большие успехи достигнуты на пути создания полупроводниковых солнечных элементов и батарей различных конструкций. Все больше, легче и мощнее становятся солнечные батареи (СБ) космических аппаратов и станций, все шире их применения на земле, все выше КПД и разнообразнее их свойства.

Развитие теории и опыт прошлых лет позволили описать физические механизмы фотоэффекта, определить источники потерь мощности в ФЭП, объяснить реально полученные КПД и указать пути их повышения. Зонная теория твердых тел в сочетании с термодинамикой системы полупроводник-излучение позволил сделать оптимальный выбор исходного полупроводника, введя понятие и определив значение предельного теоретического КПД. И хотя не всегда удавалось довести уровень знаний к пониманию всех сложных электронных процессов, происходящих в объеме полупроводника или на его поверхности — контактах с воздухом, металлами или другими веществами. Однако, как правило выяснялось, как можно избежать влияния негативных явлений, усилить роль положительных и разработать модели совершенствования.

Необычные эксплуатационные условия (невесомость, глубокий вакуум, контрастные изменения температуры) не позволяют широко использовать в условиях космоса известные на Земле традиционные методы получения электричества. Поэтому основным источником электроэнергии для космических аппаратов являются солнечные батареи. И развитие космической техники требует дальнейшего совершенствования и повышения их технико-экономических показателей. Работа в космосе предъявляет СЕ очень жесткие и порой противоречивые требования. Действительно, поглощая максимум мировой энергии, они не должны перегреваться. В то время как диоды и транзисторы размещаются в герметичных, иногда теплоизолированных приборных отсеках, панели солнечных элементов нагреваются до 80 ° С, когда их освещает Солнце, и остывают до -150 ° С при заходе космических аппаратов в тень Земли. Кроме этого, солнечные батареи должны обладать способностью длительное время противостоять потокам корпускулярного излучения, воздействия частиц высоких энергий и метеоритным потокам.

Но не менее жесткие требования предъявляются к фотоэлектрическим преобразователям эксплуатируемым в наземных условиях. Это связано с растущим спектром применения СБ Украины. Сначала солнечные батареи использовались только в портативной технике, срок службы и энергопотребление которых невелика. Сейчас ФЭП используются как автономные источники питания для систем навигации и связи, систем телекоммуникаций и дополнительные источники электроэнергии, которые работают в часы пиковой нагрузки в электросети. Эти источники энергии должны обладать большой мощностью, большим сроком службы и устойчивостью к климатическим условиям. Сами же ФЭП должны быть недорогими и иметь возможность соединения в большие батареи.

Наибольшее распространение получили кремниевые ФЭП, что связано с хорошо развитой технологией, относительной дешевизной сырья и хорошими параметрами кремния с точки зрения непосредственного преобразования солнечной энергии в электрическую. Основными направлениями улучшения параметров фотоэлектрических преобразователей являются: оптимизация параметров существующих преобразователей, совершенствование технологии изготовления ФЭП с целью снижения материальных и энергетических затрат на их изготовление, применение новых материалов в технологии ФЭП. Об этом и многом другом мы будем писать еще не раз.

Влияние дефектов на количество ФЭП

В полупроводниковых материалах, используемых при производстве фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), сначала имеют место дефекты различного типа, которые зависят в первую очередь от способа и условий получения полупроводника. Активность дефектов определяется их типом, размером поля деформации, взаимодействием дефектов друг с другом и примесями, расположением дефектов по отношению к активным областям ФЭП, типу и особенностями изготовления ФЭП.

Различные термические и механические процессы, которые имеют место на всех этапах изготовления твердотельных ФЭП, могут приводить к появлению новых структурных дефектов, а также дополнительных примесей в обрабатываемом материале. Кроме того, в ходе проведения технологических операций возможны изменения природы существующих дефектов и развитие новых дефектов. Дефектообразования на каждой стадии технологического процесса сильно зависит от предыдущих операций и режимов проведения дальнейших операций.

Структурные дефекты существенно влияют на продолжительность жизни носителей заряда и удельное сопротивление материала, что приводит в результате к изменению вольтамперных характеристик ФЭП. Дефекты вызывают увеличение токов утечек, приводят к появлению локального пробоя p-n перехода, неоднородности фронта диффузии примесей, обрыва металлизации, проколов оксида, в свою очередь приводит к деградации ФЭП, а также снижение процента выхода годных изделий и их надежности.

Дефекты конструкции кремниевых ФЭП

К выходным дефектам структуры фотоэлектрических преобразователей относятся агломераты точечных дефектов, дислокации и их скопления, планарные дефекты типа двойников, дефекты упаковки, границы зерен, а также преципитаты и микродефекты, которые расположены внутри зерен, макродефектов материала и т.п. Отклонение в ходе проведения технологических операций, загрязнение поверхности и объема полупроводникового материала, жидких и газообразных технологических сред, термические и механические процессы также приводят к появлению и развитию дефектов, связанных с несовершенством конструкции ФЭП.

При исследовании образцов были обнаружены следующие виды конструктивных дефектов кремниевых ФЭП: дефекты структуры и загрязнения поверхности кремниевых пластин, дефекты структуры антиотражающего покрытия (АОП), неравномерность глубины залегания тыльной изотипных переходов, механические сколы по периметру пластин, дефекты контактной металлизации.

Остатки нарушенного слоя кремния приводят к увеличению скорости поверхностной рекомбинации и уменьшения спектрального отклика ФЭП. Неравномерность высоты пирамид текстуры может быть причиной неравномерности толщины АОП и, соответственно, увеличения интегрального коэффициента оптического отражения от поверхности ФЭП. Наличие на поверхности пластин частиц металла и других загрязнений приводит к шунтированию эмиттерного перехода.

Трещины и поры в АОП возникают при высокотемпературной обработки пластин вследствие различия коэффициентов термического расширения материала покрытия и кремния. Эти дефекты приводят к уменьшению оптического коэффициента пропускания АОП и увеличения оптических потерь.

Неравномерность глубины залегания тыльной изотипного перехода возможно при неоптимальных или нестабильных режимах нанесения и вжигания алюминия на тыльной поверхности ФЭП. Уменьшение глубины тыльной изотипного перехода приводит к росту скорости рекомбинации на тыльной поверхности пластины и снижения напряжения холостого хода прибора.

Механические сколы появляются при контактах пластин с технологическим оснащением, пинцетами и т.п., а также в результате неаккуратных манипуляций с пластинами. Механические с тех пор являются причиной образования в пластинах микротрещин, которые приводят к существенной деградации электрических параметров ФЭП.

К дефектам контактной металлизации относятся:

  • разрывы и неравномерность ширины серебряной контактной шины, появление белых участков и отклонения геометрии рисунка металлизации вследствие дефектов трафарета при нанесении контактов методом трафаретной печати;
  • неравномерность толщины металлизации;
  • отсутствие адгезии лицевой или тыльной контактной металлизации в результате отклонения от оптимальных режимов вжигания и загрязнений на поверхности пластин
  • отслаивание и отпадение алюминиевой металлизации из-за разницы коэффициентов термического расширения кремния и алюминия.

Дефекты контактной металлизации приводят к возникновению механических напряжений пластин, уменьшение плотности тока короткого замыкания и невозможности соединения ФЭП в модуле для получения заданных значений тока и напряжения в рабочей точке.

Снижение потерь энергии в ФЭП наземного применения

Для снижения оптических потерь, связанных с неполным использованием падающего на поверхность фотоэлектрического преобразователя излучения, в настоящее время наиболее широко применяются следующие методы:

  • структурирования поверхности приводит к снижению интегрального коэффициента отражения ФЭП;
  • нанесение на поверхность ФЭП одно- или двухслойного антиотражающего покрытия;
  • уменьшение площади контактов на лицевой поверхности для снижения потерь на затенение;
  • нанесение на тыльную поверхность ФЭП металлического слоя увеличивает эффективность поглощения длинноволнового излучения за счет его многократного прохождения через объем полупроводника;
  • уменьшение глубины эмиттерного перехода и снижение концентрации легирующей примеси вблизи лицевой поверхности для повышения чувствительности ФЭП в коротковолновой части спектра.

Электрические потери энергии обычно уменьшаются с помощью следующих методов:

  • выбор оптимального шага и толщины контактных шин на лицевой поверхности для снижения последовательного сопротивления ФЭП;
  • использование гетерирующих обработок, увеличивают время жизни неосновных носителей заряда;
  • пассивация лицевой поверхности для снижения скорости поверхностной рекомбинации;
  • пассивация тыльной поверхности и создания изотипних перехода;
  • минимизация площади контактов и дополнительное легирование приконтактных областей для уменьшения рекомбинационных потерь на границе раздела металл-полупроводник.

Ниже вы можете ознакомиться с наглядным графиком, который иллюстрирует последние достижения по эффективности фотоэлектрических преобразователей, изготовленных по различным технологиям.

Оборудование для производства солнечных батарей. Технология изготовления :: BusinessMan.ru

Если обратить внимание на крыши многих частных домов или небольших компаний, то там можно увидеть солнечные батареи. Подорожание энергоносителей приводит к тому, что люди начинают искать альтернативные источники. В этих условиях спрос на солнечные батареи растет день ото дня.

Потенциальные возможности

В условиях растущей популярности альтернативных источников энергии целесообразно вовремя занять нишу в рынке. Для этого необходимо для начала приобрести оборудование для производства солнечных батарей. Его можно купить как в странах Европы, США и СНГ, так и в Китае.

В зависимости от спроса на эти изделия в вашем регионе или в местах, куда вы сможете поставлять произведенный товар, необходимо определиться с тем, на что будет ориентировано ваше производство. В настоящее время на рынке можно найти панели, предназначенные для различных сфер использования.

Это могут быть как легкие переносные варианты, которые берут с собой в туристические походы, стационарные модули, подходящие для установки на крышах помещений и жилых домов, или мощные панели, которые используют в качестве небольших электростанций.

Рабочие линии

Если у вас есть помещение для изготовления, тогда можно задуматься и о том, чтобы купить оборудование для производства солнечных батарей. Также не стоит забывать, что при их изготовлении у вас должны всегда быть в достаточном количестве необходимые расходные комплектующие.

Так, в список необходимого оборудования попадают станки, которые нарезают лазером материал для панелей на квадраты, сортируют их, ламинируют, вставляют в рамы и соединяют их вместе. Помимо этого, для производства необходимы машины, которые занимаются замешиванием специального клея, обрезают пленку под панелью и их края. Не обойтись при изготовлении и без столов, на которых необходимо будет корректировать углы, вставлять в панели провода и формировать их, и тележек, предназначенных для их перемещения и прессования.

Каждый станок для производства солнечных батарей является незаменимым компонентом линии по их изготовлению. Поэтому, прежде чем начинать заказывать материалы для производства, подсчитайте общую стоимость оборудования и проанализируйте, можете ли вы позволить себе такие траты. Правда, при этом стоит учесть, что при наличии каналов сбыта, они достаточно быстро окупаются.

Процесс изготовления

Если вы видели солнечные батареи раньше только на картинках и плохо себе представляете, как идет их создание, тогда лучше найти человека, которому известна технология производства солнечных батарей. Если говорить о ней в общих чертах, то надо знать, что она состоит из ряда этапов.

Начинается изготовление с проверки и подготовки к работе поступивших в цех материалов. После нарезки и сортировки фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) они поступают на оборудование, на котором проходит процесс припайки к контактам панелей специальных луженных шинок из меди. Лишь после этого начинается процесс соединения всех ФЭП в цепочки необходимой длины.

Следующим этапом является создание сэндвича, который состоит из собранных в матрицу преобразователей, стекла, двух слоев герметизирующей пленки и тыльной стороны панели. Именно на этой стадии оборудование для производства солнечных батарей формирует схему модуля, тут же определяется его рабочее напряжение.

Собранную конструкцию проверяют и отправляют на ламинирование – герметизацию, которая проходит под давлением при высокой температуре. Лишь после этого на подготовленный полуфабрикат крепят раму и монтируют специальную коммутационную коробку.

Тестирование продукции

Встретить на рынке брак среди подобных товаров практически невозможно, ведь каждая панель после сборки попадает в специальный цех тестирования.

Именно там их проверяют на возможность пробоя напряжением. После этого они сортируются, пакуются и отправляются в продажу, в магазинах можно встреть как небольшие переносные варианты, так и солнечные батареи для дома.

Производство этих видов практически ничем не отличается.

Конечно, безукоснительно соблюдать все этапы может позволить себе только крупный производитель с большими объемами производства и достаточным количеством сотрудников. Новым мелким изготовителям тяжело конкурировать с гигантами, ведь единовременное создание больших партий позволяет уменьшить себестоимость продукции.

Изготовление солнечных панелей | Karbon CNS

Изготовление солнечных панелей в промышленных условиях

Фотоэлектрическая ячейка, вырабатывающая электричество под воздействием солнечного света, — это по своей сути полупроводник. Практика показала, что максимальной эффективностью обладают модули из кремния.

Фотоэлектрическая ячейка, вырабатывающая электричество под воздействием солнечного света, — это по своей сути полупроводник. Практика показала, что максимальной эффективностью обладают модули из кремния.

В природе этот химический элемент распространен повсеместно и в больших количествах. Но для изготовления фотопластин исходный материал в первоначальном виде не пригоден. Огромное количество примесей снизит КПД до нуля.

Для производства фотоэлектрических модулей кремниевое сырье следует очистить. Для этого разработаны две базовые технологии:

  • выращивание монокристаллов;
  • осаждение поликристаллической пленки.
    Обе технологии получили коммерческое развитие.

    Солнечные панели из монокристаллического кремния

    Исходное сырье расплавляется при температуре порядка 1450°С. В расплав помещается затравочный кристалл, который и становится центром монолитной структуры. Когда цельный кристалл достигает достаточных технологических размеров, он распускается на тонкие пластины. Они и становятся основой будущей солнечной батареи.

Таким образом получают наиболее однородные и чистые заготовки. Их коэффициент полезного действия в готовом модуле максимален. Но и стоимость производства в этом случае также максимальна.
Панели из монокристаллов обладают черным цветом и скругленными краями ячеек.

Солнечные панели из поликристаллического кремния

Эта технология проще, поэтому ощутимо дешевле. Сырье также расплавляют, но используются уже пары. Они охлаждаются, вследствие чего конденсируются и осаждаются в виде тонких пластин. Структура получается неоднородной и содержит некоторое количество примесей.

Достаточно чистые поликристаллические солнечные панели показывают вполне приличные эксплуатационные характеристики при низкой цене. Основная проблема в том, что низкокачественные изделия быстро деградируют. Если вы решили выбрать этот вариант, внимательно изучайте послужной список производителя.
Внешне солнечные панели из поликристаллов отличаются синим цветом и четкими углами отдельных ячеек.

Способы повышения КПД кремниевых солнечных панелей

Для улучшения функций на кремниевую основу наносят пленки из других элементов — арсения, галлия, меди, кадмия, селена, теллурия. Многослойная структура повышает срок службы и устойчивость к погодным условиям, при этом эффективность батарей остается на прежнем уровне. Тыльная сторона пластин защищается аморфным кремнием.

Солнечный модуль изготавливается из матрицы элементов, которые соединяются последовательно и параллельно через диоды Шоттки. Назначение диодов — отсечка затененных модулей при сохранении общей работоспособности солнечной батареи.

Специалисты «Карбон КНС» помогут подобрать солнечные батареи проверенных производителей с разумным сочетанием цены и качества. Планируете строительство солнечной электростанции — у нас будут лучшие условия.

Преимущества технологии солнечных элементов PERC

Обозначение PERC означает солнечный элемент с технологией пассивации задней поверхности кремниевой пластины. Дословно PERC (Passivated Emitter Rear Cell) — пассивированный излучатель тыльной стороны ячейки.

Технология PERC

В обычном фотоэлементе на тыльной стороне наносится слой алюминия, выполняющий функцию контактора для съема тока. Алюминий наносят по всей задней поверхности кремния, что обеспечивает сплошной контакт. При изготовлении PERC элемента между кремнием и алюминием наносится диэлектрический слой с микроотверстиями, сделанными с помощью лазера.

В результате контакт происходит именно через эти микроскопические отверстия. А слой диэлектрика обеспечивает функцию экрана отражателя.

PERC технология увеличивает КПД солнечной батареи

1. Увеличение поглощающей способности фотоэлемента

Диэлектрический слой на задней части солнечного элемента отражает свет, который проходит через солнечный элемент, обратно внутрь слоёв кремния. Это позволяет увеличить количество сгенерированных электронов.

Различные длины волн спектра солнечного света генерируют электроны на различных уровнях структуры солнечной ячейки. Так, например, короткие волны (синий цвет) генерируют электроны возле передней поверхности фотоэлемента, а длинные волны (красный свет) генерируют больше электронов у тыльной стороны ячейки.

Длинноволновый спектр образует мало электронов потому, что вблизи тыльной стороны элемента просто поглощается задним алюминиевым контактом. Дополнительный слой способствует отражению этих лучей и позволяет сгенерировать больше электронов вблизи тыльного контакта.

Зв счет этого солнечные батареи больше вырабатывают в пасмурную погоду, а также в утренние и вечерние часы. Увеличение производительности модулей происходит вследствие того, что большее количество коротковолнового излучения синего света (в спектре длин волн от 450 до 495 нм) в это время поглощается в атмосфере.

2. Снижение нежелательного перегрева в солнечном элементе

Кремниевые солнечные элементы не поглощают свет с длиной волны более 1180 нанометров. В стандартных солнечных элементах этот свет поглощается задним алюминиевым слоем и преобразуется в тепло. Как известно, нагрев снижает эффективность солнечных элементов. Диэлектрический слой отражает большее количество света с длиной волны более 1180 нм и помогает солнечному элементу работать более эффективно за счет меньшего перегрева.

3. Отражение электронов в зону p-n перехода

Кроме дополнительной генерации электронов и уменьшения перегрева фотоэлемента PERC технология способствует отражению уже сгенерированных электронов в зону p-n перехода.

Выбитый фотоном электрон под воздействием солнечного света может свободно «блуждать» по слою кремния и в некоторых случаях просто поглощаться на тыльном контакте элемента, не участвуя в p-n переходе. Этот процесс называют рекомбинацией в фотоэлементе. Диэлектрический слой отражает электроны так же, как солнечные лучи, и дает большему количеству электронов возможность найти «дырку» для обеспечения фотоэффекта. И это так же увеличивает производительность солнечной батареи.

Солнечные элементы, изготовленные по технологии PERC, имеют эффективность более 20%. Это обеспечивает им преимущество по сравнению со стандартными кремниевыми солнечными элементами, имеющими КПД около 17-19%.

Текущие и будущие инновации в технологиях солнечных элементов — PreScouter

Солнечная энергия, третий по величине возобновляемый источник энергии после гидроэнергетики и ветра, стала чистой, устойчивой и мощной альтернативой ископаемому топливу. Солнечный свет, падающий на Землю, более чем в 10 000 раз превышает общее потребление энергии в мире, и стремительно развиваются технологии, позволяющие получить как можно больше солнечной энергии. С момента появления первых коммерческих кремниевых (Si) солнечных панелей, созданных Bell Laboratories в 1954 году, наиболее распространенные технологии сегодня используют различные формы солнечных элементов на основе Si и преобразуют до 20% солнечного света в электричество.

Согласно анализу рынка МЭА, производство солнечной фотоэлектрической энергии (PV) — процесса преобразования солнечного света в электричество — достигло 720 ТВтч в 2019 году с 585 ТВтч в 2018 году и, как ожидается, вырастет до 1940 ТВтч к 2025 году. Текущий максимум мировая мощность солнечной энергии составляет 592 ГВт, что составляет 2,2% от мирового производства электроэнергии.

Какие современные и будущие инновационные материалы?

Типичный солнечный элемент состоит из полупроводниковых материалов, таких как кремний p- и n-типа, со слоистым p-n переходом, подключенным к внешней цепи.Освещение панелей солнечным светом вызывает выброс электронов из кремния. Выброшенные электроны под действием внутреннего электрического поля создают поток через p-n-переход и внешнюю цепь, в результате чего возникает ток (электричество). Благодаря быстрорастущему рынку и развитию творческих приложений, НИОКР в области инновационных материалов для солнечной энергии достигли своего пика, чтобы достичь максимальной эффективности преобразования солнечной энергии в электричество при низких затратах. Три типа хорошо изученных на сегодняшний день полупроводниковых материалов — это кристаллический Si, тонкие пленки и перовскитные солнечные элементы (PSC) следующего поколения.

Кристаллический кремний

Кристаллический кремний (c-Si) — наиболее часто используемый полупроводниковый материал в солнечных панелях, занимающий более 90% мирового рынка фотоэлектрических систем, хотя эффективность значительно ниже теоретического предела (~ 30%). Появляются солнечные батареи из альтернативных недорогих и высокоэффективных материалов.

Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) ведет разработку высокоэффективных кристаллических фотоэлектрических элементов, которые включают многопереходные материалы III-V (с целевой эффективностью> 30%) и гибридные тандемные солнечные элементы III-V / Si.Их солнечные элементы III-V с шестью переходами достигли эффективности 47,1% при концентрированном свете. Более того, двусторонняя технология на основе кремния может собирать солнечную энергию с обеих сторон панели, что на 11% больше эффективности по сравнению со стандартными панелями.

Двусторонние модули Lumos Solar GSX. Источник: Solar Power World.
Тонкие пленки

Тонкопленочные солнечные элементы второго поколения кажутся одной из самых многообещающих фотоэлектрических технологий благодаря их узкой конструкции (в 350 раз меньшие светопоглощающие слои по сравнению со стандартными Si-панелями), легкому весу, гибкости и простоте установки.Обычно в их конструкции используются четыре типа материалов: теллурид кадмия (CdTe), аморфный кремний, селенид меди-индия-галлия (CIGS) и арсенид галлия (GaAs). Хотя CdTe вызывает опасения по поводу токсичности из-за кадмия, солнечные элементы CIGS оказываются более многообещающими высокоэффективными и экономичными вариантами как для жилых, так и для коммерческих установок с эффективностью до 21%.

Гибкий тонкий солнечный элемент CIGSe (Cu (In, Ga) (Se) 2) производства Solarion AG. Источник: Википедия.

Ascent Solar — один из ведущих игроков в производстве высокопроизводительных модулей CIGS, с их сверхлегкими и экстремальными технологиями CIGS, которые используются в космическом, аэрокосмическом, государственном и государственном секторах.

Перовскитовые солнечные элементы

Среди солнечных элементов следующего поколения гибридные металлогалогенные перовскитные солнечные элементы (PSC) привлекли большое внимание из-за их низкой цены, более тонкой конструкции, низкотемпературной обработки и отличных светопоглощающих свойств (хорошие характеристики при низких и низких температурах). рассеянный свет).PSC могут быть гибкими, легкими и полупрозрачными. Примечательно, что тонкие пленки из перовскита также могут быть напечатаны, что ведет к масштабируемому высокопроизводительному производству, а недавний PSC с печатью с рулона на рулон достиг эффективности 12,2%, что является самым высоким показателем среди печатных PSC.

Примечательно, что комбинированные материалы из перовскита и Si-PV показали рекордную эффективность до 28% в лабораторных условиях, как продемонстрировала Oxford PV. В то время как стабильность и долговечность оставались серьезной проблемой, недавняя недорогая система герметизации стеклопластиковой стопкой позволила PSC выдерживать стандартные условия эксплуатации.Хотя PSC все еще не коммерциализированы, они обладают значительными экономическими и эффективными преимуществами, которые определяют будущее рынка солнечной энергии.

Источник: Oxford PV.

В чем заключаются прорывные технологии интегративных солнечных элементов?

Помимо инновационных материалов, появляются также творческие методы получения максимальной солнечной энергии. Например, швейцарский стартап Insolight использует интегрированные линзы в качестве оптических усилителей в защитном стекле панелей, чтобы концентрировать световые лучи в 200 раз при достижении эффективности 30%.

Другой недавней разработкой является разработка прототипов термоизлучательных фотоэлектрических устройств или реверсивных солнечных панелей, которые могут генерировать электроэнергию в ночное время, используя тепло, излучаемое панелями в оптически связанный глубокий космос, который служит радиатором.

Графический аннотация, показывающая, как работает концепция обратных солнечных панелей. Источник: Cell.

Интересно, что наряду с инновационными материалами, интеграционные приложения, отличные от стандартных крышных установок, также растут и в настоящее время находятся в зачаточном состоянии.Например, солнечная дистилляция может собирать солнечную энергию, используя рассеянное тепло от панелей для очистки воды, если есть встроенная мембранная перегонная установка.

Другой преобразующей технологией будущего могут стать солнечные краски, которые включают водород для солнечной краски (генерирует энергию от фотоэлектрического расщепления воды), квантовые точки (фотоэлектрическая краска) и краски на основе перовскита.

Кроме того, прозрачные солнечные окна представляют собой весьма инновационное применение, и компания Ubiquitous Energy достигла 10% эффективности преобразования солнечной энергии в электричество благодаря своим прозрачным материалам.Демонстрацию из Университета штата Мичиган, пионера этой технологии, можно увидеть в этом видео:

В связи с быстрым развитием недорогих высокопроизводительных полупроводниковых материалов, компактных тонких пленок и легко устанавливаемых технологий ожидается, что в ближайшие пять лет рынок солнечной энергии будет бурно развиваться. Несмотря на спад, вызванный пандемией, ожидаемое снижение затрат на солнечные установки с 15% до 35% к 2024 году обнадеживает и может сделать эту возобновляемую энергию более доступной.

Если у вас есть какие-либо вопросы или вы хотите узнать, можем ли мы помочь вашему бизнесу с его инновационными проблемами, свяжитесь с нами здесь или напишите нам по адресу [email protected]
Об авторе
Туфан Мухопадхьяй

Туфан в душе химик-синтетик с 10-летним опытом исследований в области органической и металлоорганической химии. Он специализируется на химическом катализе и разработке методов органических реакций.Хотя он страстно желает разрабатывать более экологичные и устойчивые процессы фармацевтического синтеза, ему нравится учиться и писать об инновационных технологиях. Будущие интересы Tufan лежат в области фармацевтики, устойчивого развития и хранения возобновляемой энергии. Ему нравится сообщать науку через обучение, руководство и письмо.

Сможет ли самый захватывающий новый солнечный материал оправдать свою шумиху?

В то время как перовскиты обладают потенциалом для достижения высокой эффективности (мировой рекорд для ячейки, содержащей только перовскит, составляет чуть более 25%), большинство наиболее эффективных перовскитных ячеек сегодня имеют крошечные размеры — менее дюйма в ширину.

Масштабирование затрудняет достижение потенциальных пределов эффективности. Сейчас панели Saule шириной в метр достигают около 10% эффективности. Это затмевается коммерческими кремниевыми панелями аналогичных размеров, эффективность которых обычно составляет около 20%.

Ольга Малинкевич, основатель и технический директор Saule, говорит, что целью компании было выпустить на рынок солнечные элементы, содержащие только перовскит, и низкая эффективность не будет иметь значения, если технология будет достаточно дешевой.

Saule пытается пойти туда, куда не подходят кремниевые солнечные панели: к крышам, которые не выдерживают веса тяжелых стеклянных панелей, или к более специализированным приложениям, таким как жалюзи на солнечных батареях, которые компания в настоящее время тестирует. .

В то время как Saule выпускает тонкопленочные продукты для большего количества нишевых приложений, другие компании надеются превзойти кремний или, по крайней мере, присоединиться к нему в своей собственной игре. Британская компания Oxford PV использует перовскиты в комбинированных перовскитно-кремниевых элементах.

Поскольку кремний поглощает свет ближе к красному концу видимого спектра, а перовскиты можно настроить на поглощение волн различной длины, покрытие слоя перовскита поверх кремниевых элементов позволяет комбинированным элементам достигать более высокой эффективности, чем один кремний.

Комбинированные элементы Oxford PV тяжелые и жесткие, как элементы, содержащие только кремний. Но поскольку они имеют одинаковый размер и форму, новые элементы могут легко вставляться в панели для массивов на крыше или солнечных ферм.

Oxford PV сочетает перовскит и кремний для создания высокоэффективных солнечных элементов.

OXFORD PV

Крис Кейс, технический директор Oxford PV, говорит, что компания сосредоточена на снижении нормированной стоимости электроэнергии — показателя, который учитывает затраты на установку системы и эксплуатационные расходы в течение всего срока службы.Хотя наслоение перовскитов поверх кремния увеличивает стоимость производства, он говорит, что приведенная стоимость комбинированного элемента со временем должна упасть ниже уровня кремния, поскольку эти новые элементы более эффективны. За последние несколько лет Оксфорд установил несколько мировых рекордов эффективности для этого типа элементов, последний из которых достиг 29,5%.

Microquanta Semiconductor, китайская компания по производству перовскита, базирующаяся в Ханчжоу, также берет некоторые примеры из кремниевых солнечных элементов. Компания производит панели из жестких стеклянных ячеек, изготовленных из перовскитов.

Пилотный завод Microquanta открылся в 2020 году и к концу года должен достичь мощности 100 мегаватт, говорит Буй Ян, технический директор компании. Компания установила демонстрационные панели на нескольких зданиях и солнечных фермах по всему Китаю.

Решение проблемы стабильности

Стабильность перовскитов улучшилась от нескольких минут до месяцев в течение нескольких лет. Но на большинство установленных сегодня кремниевых ячеек гарантия составляет около 25 лет, и эта цель, возможно, еще не может быть достигнута перовскитами.

Перовскиты особенно чувствительны к кислороду и влаге, которые могут мешать связям в кристалле, препятствуя эффективному движению электронов через материал. Исследователи работают над увеличением срока службы перовскитов, разрабатывая рецепты менее реактивного перовскита и находя более эффективные способы их упаковки.

Oxford PV, Microquanta и Saule говорят, что они решили проблему стабильности, по крайней мере, достаточно хорошо, чтобы продавать свои первые продукты.

Оценка долговременных характеристик солнечных элементов обычно выполняется путем ускоренных испытаний, когда элементы или панели подвергаются сверхнапряженным условиям для имитации многолетнего износа. Наиболее распространенный набор тестов для наружных кремниевых элементов — серия под названием IEC 61215.

Панели солнечных батарей достигли своего предела. Эти кристаллы могут это изменить.

Когда в конце марта администрация Байдена объявила об инициативе на 128 миллионов долларов по сокращению затрат на солнечную энергию, значительная часть этих денег пошла на исследования материалов, названных в честь малоизвестного русского геолога и дворянина XIX века: Льва Перовски.

Среди перечисленных проектов: 40 миллионов долларов на исследования и разработки так называемых перовскитных материалов, которые ученые используют, чтобы раздвинуть границы того, насколько эффективными и адаптируемыми могут быть солнечные элементы.

И хотя перовскиты не являются чем-то новым — они были впервые обнаружены на Урале в России в 1839 году, и они относительно распространены — их недавнее применение в солнечной энергетике породило надежду на то, что люди будут использовать их для лучшего освоения тысяч мегаватты энергии солнца, падающего на Землю каждый час.

«Я бы сказал, что перовскиты — одна из самых интересных возможностей для солнечных батарей в ближайшем будущем», — сказал Дэвид Митци, профессор машиностроения и материаловедения в Университете Дьюка, изучавший материалы с 1990-х годов.

Любая новая солнечная энергетическая технология должна конкурировать с кремниевыми солнечными элементами, которые используются уже более 50 лет, сказал Митци. Но перовскиты обладают потенциалом как для повышения эффективности кремниевых ячеек, так и, возможно, для прямой конкуренции с ними: «Я думаю, что определенно есть возможности.”

Эффективность — это лишь одна из характеристик. Перовскитные элементы могут быть легко изготовлены из различных материалов, вырабатывающих электричество, и при гораздо более низких температурах — и, следовательно, потенциально более низких затратах — чем кремниевые элементы. Но прежде чем они смогут полностью заменить кремний, необходимо решить проблему стабильности и долговечности перовскитных ячеек.

Ученые открыли целый класс перовскитных материалов, которые имеют определенную структуру, включающую три различных химических вещества в кубической форме кристалла.Несколько лет назад они осознали, что некоторые перовскиты являются полупроводниками, например кремний, используемый в электронике. Но только в 2009 году исследователи обнаружили, что перовскиты также можно использовать для создания солнечных элементов, которые превращают солнечный свет в полезное электричество.

Первые перовскитные элементы имели очень низкий КПД, поэтому большая часть падающего на них солнечного света не использовалась. Но они быстро улучшились.

«Эффективность, с которой солнечные элементы, содержащие эти перовскитные материалы, преобразуют солнечный свет в электроны, выросла с невероятной скоростью, до такой степени, что теперь эффективность приближается к эффективности кремниевых солнечных элементов в лаборатории», — сказала Линн Лу. профессор химической инженерии в Принстонском университете и директор Центра Андлингера по энергии и окружающей среде.«Вот почему мы так рады этому классу материалов».

Перовскитные солнечные элементы также могут быть изготовлены относительно легко — в отличие от кремниевых элементов, которые необходимо очищать при очень высоких температурах и поэтому для их производства требуется много энергии. Перовскиты могут изготавливаться в виде тонких листов при низких температурах или в виде чернил, которые можно эффективно «печатать» на подложках из других материалов, таких как гибкие рулоны пластика.

Это может привести к их использованию на поверхностях, где кремниевые солнечные элементы не будут быть практичными, например, снаружи автомобилей или грузовиков; или они могут быть даже напечатаны на ткани для питания носимой электроники.Другая возможность — нанести тонкие пленки перовскита на стекла окон, где они пропускают большую часть света, а часть его используют для выработки электричества.

Но одно из самых многообещающих применений перовскитных ячеек — объединить их с кремниевыми элементами, чтобы они использовали больше солнечной энергии, чем только кремний. Лучшие кремниевые элементы приближаются к своей теоретической максимальной эффективности около 29 процентов. Но перовскитные элементы можно настроить для выработки электричества на длинах волн света, которые кремниевые элементы не используют, поэтому покрытие кремниевых солнечных элементов полупрозрачными пленками перовскитных элементов может преодолеть этот фундаментальный предел.

Физик Генри Снайт из Оксфордского университета, ведущий исследователь перовскитных солнечных элементов, видит в этом способ объединить промышленное господство кремния с технологическими преимуществами перовскитов. Он считает, что «тандемные» кремниевые и перовскитные элементы с эффективностью выше 40 процентов могут получить широкое коммерческое распространение в течение 10 лет, и что вскоре за ними могут последовать многослойные элементы с эффективностью более 50 процентов.

Потенциал перовскитных солнечных панелей также привлек внимание правительства как здесь, так и за рубежом.Помимо создания новых коммерческих возможностей для американских компаний, перовскиты могут стать относительно недорогим способом для солнечной энергетики бросить вызов ископаемым видам топлива для производства электроэнергии. «Я думаю, что у многих из нас есть стремление к тому, чтобы технология действительно начала решать некоторые проблемы изменения климата, которые необходимо решить к 2050 году», — сказал физик Джо Берри, который возглавляет исследования солнечных перовскитов в Национальной лаборатории возобновляемой энергии в Голден, Колорадо.

Перовскитовые солнечные элементы все еще сталкиваются с проблемами, и ключевой из них является проблема стабильности.Частично из-за того, что перовскитовые ячейки просты в изготовлении, они также быстро разрушаются от влажности и тепла. Некоторые экспериментальные перовскитные ячейки оставались стабильными в течение десятков тысяч часов, но им еще предстоит пройти долгий путь, чтобы соответствовать 25 или 30 годам использования кремниевых элементов, сказал Снайт.

Некоторые из наиболее многообещающих перовскитных материалов для солнечной энергетики также содержат свинец, который может выделяться в окружающую среду при разложении перовскитных элементов. Исследователи изучают альтернативы перовскитам на основе свинца, такие как перовскиты на основе олова, и аналогичные кристаллические структуры, содержащие другие, более безопасные вещества.

«Я думаю, впереди нас ждут некоторые проблемы», — сказал Лу. «Будет ли [перовскиты] играть значительную роль, зависит от того, сможем ли мы преодолеть эти проблемы».

Том Меткалф

Том Меткалф пишет о науке и космосе для NBC News.

5 самых захватывающих новых технологий солнечных панелей в мире 2021

2021 новая солнечная технология — куда мы движемся?

Когда большинство людей слышат слово «солнечная энергия», они сразу же думают о хороших «старых» солнечных батареях на крышах домов или на солнечных фермах в пустыне.И на то есть веская причина: до этого момента на рынке солнечной энергии преобладали традиционные солнечные панели для коммунальных предприятий и крышных домов.

Но сейчас есть несколько захватывающих новых технологий солнечных панелей, которые находятся на стадии разработки или уже представлены на рынке. Эти многообещающие технологии революционизируют наши представления не только о солнечной энергии, но и о производстве энергии в целом. Солнечная энергия больше не требует больших участков земли или крыши, и при этом она не должна выглядеть скучной. Читай дальше, чтобы узнать больше.

# 1 Плавучие солнечные электростанции (также известные как «плавучая электрогенерация»)

Силиконовые панели с каждым днем ​​становятся дешевле и эффективнее.По мнению экспертов, если фотоэлектрические панели размещаются на резервуарах и других водоемах, они предлагают еще большую эффективность, а также множество других преимуществ.

«Флотовольтаика» — фотоэлектрические солнечные энергетические системы, созданные для плавания на водохранилищах, плотинах и других водоемах.

Плавучие солнечные фермы могут вырабатывать огромное количество электроэнергии без использования ценных земель или недвижимости. Стоимость установки плавающих фотоэлектрических панелей меньше, чем у наземных фотоэлектрических панелей.Кроме того, исследования показали, что производство энергии плавающими солнечными панелями выше на 10% из-за охлаждающего эффекта воды.

Помимо производства чистой солнечной энергии, плавучие солнечные фермы могут помочь в управлении водными ресурсами. Они уменьшают потери воды на испарение, поскольку ограничивают циркуляцию воздуха и блокируют попадание солнечного света на поверхность воды. Кроме того, плавучие солнечные фермы предотвращают образование вредных водорослей, снижая затраты на очистку воды. Кроме того, вода под ним сохраняет солнечные панели в чистоте и сводит к минимуму потери энергии.

В 2008 году первая коммерческая система плавающих панелей мощностью 175 кВтч была установлена ​​в Калифорнии на винодельне Far Niente в долине Напа.

Рассчитайте, сколько будут стоить солнечные панели для вашего дома в зависимости от вашего местоположения и последнего счета за электроэнергию.

# 2 BIPV солнечная техника

Интегрированные в здание фотоэлектрические элементы, как следует из названия, органично вписываются в архитектуру здания в виде крыш, навесов, навесных стен, фасадов и систем световых люков.В отличие от традиционных солнечных фотоэлектрических панелей, BIPV может быть эстетически привлекательным, а не компромиссом для дизайна здания.

Конечно, покупателям солнечной энергии одной эстетики недостаточно; экономика тоже имеет значение. Хорошая новость заключается в том, что системы солнечных панелей BIPV позволяют домовладельцам экономить на строительных материалах и затратах на электроэнергию. Заменив стандартные строительные материалы BIPV, вы сможете сократить дополнительные расходы на монтажные системы солнечных панелей.

Технология

BIPV при использовании на фасадах здания, атриумах, перекрытиях террас и навесах дает следующие преимущества:

  • Повышенная энергоэффективность
  • Высокая тепло- и звукоизоляция
  • Чистая и свободная мощность от солнца
  • Снижение затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание
  • Отсутствие углеродного следа

Фотоэлектрические фотоэлектрические стекла, установленные в качестве строительных материалов, действуют как устройство, генерирующее энергию, обеспечивая естественный свет внутри домов и офисов, как и обычные архитектурные стекла.

# 3 Солнечные скины

Солнечные панели — это новая фотоэлектрическая технология, позволяющая интегрировать нестандартные конструкции в системы солнечных панелей. Технология солнечной кожи похожа на рекламную пленку на окнах автобусов.

Сравнение стандартной солнечной панели (L) и солнечных панелей сверху (R). Кредиты изображений: Новости Массачусетского технологического института (MIT)

Sistine, производитель солнечных панелей, тестирует технологию в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии США, чтобы повысить ее эффективность.Солнечные тонкопленочные покрытия обладают высокой эффективностью благодаря усовершенствованиям в области селективной фильтрации света. Солнечный свет, падающий на солнечную кожу, фильтруется, чтобы достичь солнечных элементов под ним. В результате он одновременно отображает пользовательское изображение и обеспечивает солнечной энергии.

Эти отпечатанные на заказ изображения, встроенные в солнечные панели, могут точно соответствовать вашим травянистым лужайкам или крышам ваших домов.

Солнечные панели для кожи также могут быть полезны для предприятий или государственных учреждений.Их можно настроить для отображения бизнес-логотипов, бизнес-рекламы, флага страны и т. Д.

Кроме того, в солнечных панелях используются стеллажи без рельсов, они сидят ниже, имеют гладкую поверхность и скрывают металлические компоненты, придавая панелям очень крутой вид. Если эстетика панели мешает вам перейти на солнечную батарею, Sistine SolarSkins может быть тем решением, которое вы ищете.

Сколько денег солнечные панели могут сэкономить ежегодно?

В дополнение к этим преимуществам, Sistine Solar позволяет вам контролировать производительность вашей системы 24/7 с вашего телефона.Он также предоставляет вам предупреждения в случае каких-либо проблем или отключений солнечной энергии и предписывает правильные средства правовой защиты в нужное время.

Однако обратная сторона солнечных панелей — это их стоимость, которая примерно на 10% выше стоимости традиционных панелей.

# 4 Солнечная ткань

Солнечное излучение доступно по всей планете, так почему бы не генерировать собственную энергию там, где это необходимо? Представьте себе, что вы можете не только производить солнечную энергию в фиксированном месте, но и в пути, используя собственную одежду.

Исследователи разрабатывают солнечные ткани с целью включения солнечной энергии в каждое волокно. Эти солнечные нити можно встроить в ваши футболки, зимние куртки или любую другую одежду, чтобы помогло вам согреться, обеспечило питание телефона, и обеспечило энергией другие нужды, пока вы в пути.

Есть несколько областей, в которых исследователи пытались объединить солнечную ткань и солнечные панели, в том числе:

  • Фасады зданий, обеспечивающие одновременно тень и энергию
  • Маркизы, освещающие уличные фонари, и
  • Завесы, исключающие потребление энергии из сети

Одежда для дома, изготовленная на солнечных батареях, поможет вам на сэкономить на установке и установке солнечных панелей .

Компании-производители солнечных батарей также работают над проектом армии США по созданию роботизированных палаток на солнечных батареях. Поскольку стоимость солнечной энергии постоянно снижается, вряд ли можно представить будущее, в котором почти все будет работать за счет бесплатной солнечной энергии, солнца.

# 5 Фотоэлектрические барьеры от солнечного шума (PVNB)

Шум от дорожного движения в США всегда беспокоил всех. Чтобы решить эту проблему, 48 штатов построили около 3000 миль барьеров от шума дорожного движения.Шумовые барьеры всегда создавались с единственной целью — разработать рентабельные барьеры, которые эффективно выполняют функции снижения шума. Тем не менее, цель Министерства энергетики США в настоящее время заключается в объединении снижения шума с устойчивым производством электроэнергии.

Учитывая широкое использование шумозащитных экранов в США, потенциал производства солнечной энергии из них, вероятно, составит около 400 гигаватт-часов (ГВт-ч) в год. Это примерно соответствует годовому потреблению электроэнергии 37 000 домов.

Солнечное будущее выглядит ярким

Солнечная энергия раньше вырабатывалась только с помощью наземных или крышных панелей. Но благодаря всем упомянутым выше достижениям солнечная энергия станет более легкой, гибкой и применимой повсюду.

Представьте, что все эти технологии доступны, и вы посещаете другой город. Вы можете купить еду в тележке для еды, работающей на солнечной энергии, съесть ее, путешествуя по шоссе, работающему на солнечной энергии, и зарядить свой телефон от одежды на солнечной энергии.Так выглядит ближайшее будущее!

И на самом деле существует множество других инновационных солнечных технологий для жилых домов, которые разрабатываются или внедряются в 2021 году. Возможно, наиболее многообещающей новой технологией являются перовскитные солнечные элементы, которые вскоре можно будет использовать для создания солнечной краски.

Следите за нашим блогом, чтобы быть в курсе последних событий в области солнечной энергии.

Рассчитайте срок окупаемости солнечной энергии для вашего дома

Технологии фотоэлектрических солнечных элементов: анализ современного состояния

  • 1.

    Шокли, В. и Кайссер, Х. Дж. Подробный предел баланса эффективности для солнечных элементов с переходом p – n . J. Appl. Phys. 32 , 510–519 (1961).

    CAS Статья Google ученый

  • 2.

    Наяк, П. К., Бискерт, Дж. И Кахен, Д. Оценка возможностей и ограничений для солнечных элементов. Adv. Матер. 23 , 2870–2876 (2011). Это исследование вводит эксплуатационные потери как параметр для сравнения и анализа технологий солнечных элементов .

    CAS Статья Google ученый

  • 3.

    Наяк, П. К. и Кахен, Д. Обновленная оценка возможностей и ограничений для солнечных элементов. Adv. Матер. 26 , 1622–1628 (2014).

    CAS Статья Google ученый

  • 4.

    Рау, У., Бланк, Б., Мюллер, Т. К. М., Кирхартц, Т. Потенциал эффективности фотоэлектрических материалов и устройств, выявленный с помощью детального анализа баланса. Phys. Rev. Appl. 7 , 044016 (2017). Это исследование представляет концепцию определения фотоэлектрического зазора солнечного элемента на основе EQE элемента .

    Артикул Google ученый

  • 5.

    Wang, Y. et al. Оптические промежутки органических солнечных элементов как эталон для сравнения потерь напряжения. Adv. Energy Mater. 8 , 1801352 (2018).

    Артикул Google ученый

  • 6.

    Маркварт Т. Термодинамика оптических свойств. J. Opt. А 10 , 015008 (2008).

    Артикул Google ученый

  • 7.

    Херст, Л. К. и Экинс-Даукс, Н. Дж. Фундаментальные потери в солнечных элементах. Прог. Фотовольт. 19 , 286–293 (2011). В статье приведены аналитические выражения для фундаментальных потерь в солнечных элементах .

    Артикул Google ученый

  • 8.

    Миллер О. Д., Яблонович Э. и Курц С. Р. Сильная внутренняя и внешняя люминесценция при приближении солнечных элементов к пределу Шокли – Кейсера. IEEE J. Photovolt. 2 , 303–311 (2012).

    Артикул Google ученый

  • 9.

    Рау У. Связь взаимности между фотоэлектрической квантовой эффективностью и электролюминесцентным излучением солнечных элементов. Phys. Ред. B 76 , 085303 (2007).

    Артикул Google ученый

  • 10.

    Green, M. A. et al. Таблицы эффективности солнечных элементов (версия 53). Прог. Фотовольт. 27 , 3–12 (2019). В этой статье представлены параметры солнечных элементов для современных элементов .

    Артикул Google ученый

  • 11.

    Шнитцер И., Яблонович Э., Кано К. и Гмиттер Т. Дж. Сверхвысокая квантовая эффективность спонтанного излучения, 99.7% внутри и 72% снаружи из двойных гетероструктур AlGaAs / GaAs / AlGaAs. Заявл. Phys. Lett. 62 , 131–133 (1993).

    CAS Статья Google ученый

  • 12.

    Грин, М. А. Радиационная эффективность современных фотоэлектрических элементов. Прог. Фотовольт. 20 , 472–476 (2012).

    CAS Статья Google ученый

  • 13.

    Sheng, X. et al. Архитектура устройств для улучшенной рециркуляции фотонов в тонкопленочных многопереходных солнечных элементах. Adv. Energy Mater. 5 , 1400919 (2015).

    Артикул Google ученый

  • 14.

    Гейс, Дж. Ф., Штайнер, М. А., Гарсия, И., Курц, С. Р. и Фридман, Д. Дж. Повышенная эффективность внешнего излучения для однопереходных солнечных элементов GaInP с эффективностью 20,8%. Заявл. Phys. Lett. 103 , 041118 (2013).

    Артикул Google ученый

  • 15.

    Steiner, M. A. et al. Упорядочение CuPt в сплавах с высокой шириной запрещенной зоны Ga x In 1- x P сплавы на ступенчатых сплавах GaAsP с ослабленным давлением. J. Appl. Phys. 106 , 063525 (2009).

    Артикул Google ученый

  • 16.

    Green, M. A. et al. Таблицы эффективности солнечных элементов (версия 49). Прог. Фотовольт. 25 , 3–13 (2017).

    Артикул Google ученый

  • 17.

    Ванласс, М. Системы и методы для усовершенствованных сверхвысокопроизводительных солнечных элементов InP. Патент США US95B2 (2014).

  • 18.

    Грин, М. А., Эмери, К., Хисикава, Ю., Варта, В. и Данлоп, Е. Д. Таблицы эффективности солнечных элементов (версия 42). Прог. Фотовольт. 21 , 827–837 (2013).

    Артикул Google ученый

  • 19.

    Yoshikawa, K. et al. Кремниевый солнечный элемент на гетеропереходе с встречно-штыревыми тыловыми контактами для эффективности фотопреобразования более 26%. Нат. Энергетика 2 , 17032 (2017). В данном исследовании представлен эффективный (PCE = 26,6%) c-Si солнечный элемент с архитектурой IBC – SHJ .

    CAS Статья Google ученый

  • 20.

    Грин М.А. и др. Таблицы эффективности солнечных элементов (версия 52). Прог. Фотовольт. 26 , 427–436 (2018).

    Артикул Google ученый

  • 21.

    Taguchi, M. et al. Солнечный элемент HIT на тонкой кремниевой пластине с рекордной эффективностью 24,7%. IEEE J. Photovolt. 4 , 96–99 (2014).

    Артикул Google ученый

  • 22.

    Рихтер А., Хермл М. и Глунц С. В. Переоценка предельной эффективности солнечных элементов из кристаллического кремния. IEEE J. Photovolt. 3 , 1184–1191 (2013).

    Артикул Google ученый

  • 23.

    Trupke, T., Zhao, J., Wang, A., Corkish, R. & Green, M.A. Очень эффективное излучение света массивным кристаллическим кремнием. Заявл. Phys. Lett. 82 , 2996–44107 (2003).

    CAS Статья Google ученый

  • 24.

    Ян Ю.М.и другие. Разработка высокоэффективного мультикристаллического кремния для фотоэлектрической промышленности. Прог. Фотовольт. 23 , 340–351 (2015).

    CAS Статья Google ученый

  • 25.

    Макдональд Д. и Герлигс Л. Дж. Рекомбинационная активность межузельного железа и других точечных дефектов переходных металлов в кристаллическом кремнии p- и n-типа. Заявл. Phys. Lett. 85 , 4061–4063 (2004).

    CAS Статья Google ученый

  • 26.

    Benick, J. et al. Высокоэффективные кремниевые солнечные элементы HP mc n-типа. IEEE J. Photovolt. 7 , 1171–1175 (2017).

    Артикул Google ученый

  • 27.

    Кирилэ А. и др. Модификация поверхности под действием калия тонких пленок Cu (In, Ga) Se 2 для высокоэффективных солнечных элементов. Нат.Матер. 12 , 1107–1111 (2013).

    Артикул Google ученый

  • 28.

    Чантана, Дж., Като, Т., Сугимото, Х. и Минемото, Т. Тонкопленочный Cu (In, Ga) (Se, S) 2 Солнечный элемент на основе с (Cd, Zn) S буферный слой и Zn 1- x Mg x O оконный слой. Прог. Фотовольт. 25 , 431–440 (2017).

    CAS Статья Google ученый

  • 29.

    Kato, T., Wu, J.-L., Hirai, Y., Sugimoto, H. & Bermudez, V. Рекордная эффективность тонкопленочных поликристаллических солнечных элементов до 22,9%, достигаемая обработкой Cs Cu (In, Ga) (Se, S) 2 . IEEE J. Photovolt. 9 , 325–330 (2018).

    Артикул Google ученый

  • 30.

    Общество электронных устройств IEEE. Информационный бюллетень IEEE Electron Devices Society: основные моменты конференции IEEE Photovoltaic Specialists 2017. IEEE https://eds.ieee.org/images/files/newsletters/newsletter_oct17.pdf (2017).

  • 31.

    Poplawsky, J. D. et al. Структурная и композиционная зависимость фотоактивности слоя сплава CdTe x Se 1- x в солнечных элементах на основе CdTe. Нат. Commun. 7 , 12537 (2016).

    CAS Статья Google ученый

  • 32.

    Паудель, Н.Р., Поплавски, Дж. Д., Мур, К. Л. и Ян, Ю. Текущее усовершенствование солнечных элементов на основе CdTe. IEEE J. Photovolt. 5 , 1492–1496 (2015).

    Артикул Google ученый

  • 33.

    Zhao, Y. et al. Монокристаллические солнечные элементы из CdTe с напряжением холостого хода более 1 В и КПД 17%. Нат. Энергетика 1 , 16067 (2016).

    CAS Статья Google ученый

  • 34.

    Gloeckler, M., Sankin, I. & Zhao, Z. Солнечные элементы из CdTe на пороге до 20% эффективности. IEEE J. Photovolt. 3 , 1389–1393 (2013).

    Артикул Google ученый

  • 35.

    Локанк М., Эггерт Р. и Редлингер М. Доступность индия: в настоящее время, в среднесрочной и долгосрочной перспективе. NREL https://www.nrel.gov/docs/fy16osti/62409.pdf (2015).

  • 36.

    Гокмен Т., Гунаван, О., Тодоров, Т. К., Митци, Д. Б. Зазор и ограничение эффективности в солнечных элементах с кестеритом. Заявл. Phys. Lett. 103 , 103506 (2013).

    Артикул Google ученый

  • 37.

    Ng, T. M. et al. Оптоэлектронные и спектральные характеристики монокристаллов Cu 2 ZnSnS 4 , выращенных методом переноса пара. J. Mater. Chem. А 5 , 1192–1200 (2017).

    CAS Статья Google ученый

  • 38.

    Yan, C. et al. Эффективность сульфидного кестерита выше 11% Cu 2 Zn x Cd 1- x SnS 4 Солнечный элемент: эффекты легирования кадмия. ACS Energy Lett. 2 , 930–936 (2017).

    CAS Статья Google ученый

  • 39.

    Кроник Л., Cahen, D. & Schock, H. W. Влияние натрия на поликристаллический Cu (In, Ga) Se 2 и его характеристики солнечного элемента. Adv. Матер. 10 , 31–36 (1998).

    CAS Статья Google ученый

  • 40.

    Наяк, П. К., Гарсиа-Бельмонте, Г., Кан, А., Бискерт, Дж. И Кахен, Д. Пределы эффективности фотоэлектрических систем и материальный беспорядок. Energy Environ. Sci. 5 , 6022 (2012).

    CAS Статья Google ученый

  • 41.

    Ким С., Парк Дж. С. и Уолш А. Идентификация дефектов-убийц в тонкопленочных солнечных элементах из кестерита. ACS Energy Lett. 3 , 496–500 (2018).

    CAS Статья Google ученый

  • 42.

    Снайт, Х. Дж. Текущее состояние и будущие перспективы перовскитной фотоэлектрической энергии. Нат. Матер. 17 , 372–376 (2018). Это недавний обзор галогенидных перовскитных материалов для оптоэлектронных приложений .

    CAS Статья Google ученый

  • 43.

    Stranks, S. D. et al. Длины диффузии электронных дырок более 1 микрометра в поглотителе из металлоорганического тригалогенида на перовските. Наука 342 , 341–344 (2013).

    CAS Статья Google ученый

  • 44.

    Edri, E. et al. Выяснение разделения носителей заряда и рабочего механизма CH 3 NH 3 PbI 3- x Cl x перовскитных солнечных элементов. Нат. Commun. 5 , 3461 (2014).

    Артикул Google ученый

  • 45.

    Ceratti, D. R. et al. Самовосстановление внутри APbBr 3 кристаллов галогенидного перовскита. Adv. Матер. 30 , 1706273 (2018).

    Артикул Google ученый

  • 46.

    Брандт, Р. Э., Стеванович, В., Гинли, Д. С. и Буонассизи, Т. Идентификация дефектоустойчивых полупроводников с высоким сроком службы неосновных носителей: помимо гибридных перовскитов галогенида свинца. MRS Commun. 5 , 265–275 (2015).

    CAS Статья Google ученый

  • 47.

    Закутаев А. и др. Устойчивые к дефектам полупроводники для преобразования солнечной энергии. J. Phys. Chem. Lett. 5 , 1117–1125 (2014).

    CAS Статья Google ученый

  • 48.

    De Wolf, S. et al. Металлоорганические галогенидные перовскиты: острый край оптического поглощения и его связь с фотоэлектрическими характеристиками. J. Phys. Chem. Lett. 5 , 1035–1039 (2014).

    Артикул Google ученый

  • 49.

    Sutter-Fella, C.M. et al. Отходы полосы и глубокие дефектные состояния в CH 3 NH 3 Pb (I 1- x Br x ) 3 перовскитов, что выявлено с помощью субзонного фототока. ACS Energy Lett. 2 , 709–715 (2017).

    CAS Статья Google ученый

  • 50.

    Braly, I. L. et al. Гибридные перовскитные пленки приближаются к пределу излучения с квантовой эффективностью фотолюминесценции более 90%. Нат. Фотоника 12 , 355–361 (2018).

    CAS Статья Google ученый

  • 51.

    Tiedje, T. Предел рекомбинации хвоста полосы для выходного напряжения солнечных элементов из аморфного кремния. Заявл. Phys. Lett. 40 , 627–629 (1982). Эта статья демонстрирует влияние хвостовых состояний на эффективность солнечных элементов .

    CAS Статья Google ученый

  • 52.

    Liu, M. et al. Гибридные органические и неорганические чернила выравнивают энергетический ландшафт в твердых телах с коллоидными квантовыми точками. Нат. Матер. 16 , 258–263 (2017).

    CAS Статья Google ученый

  • 53.

    Swarnkar, A. et al. Индуцированная квантовыми точками фазовая стабилизация перовскита α-CsPbI 3 для высокоэффективной фотовольтаики. Наука 354 , 92–95 (2016).

    CAS Статья Google ученый

  • 54.

    Sanehira, E. M. et al. Повышенная мобильность CsPbI 3 Массивы квантовых точек для высоковольтных фотоэлектрических элементов с рекордной эффективностью. Sci. Adv. 3 , eaao4204 (2017).

    Артикул Google ученый

  • 55.

    Mori, S. et al. Разработка органических фотоэлектрических модулей с инвертированной структурой устройства. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1737 , 26–31 (2015).

    Артикул Google ученый

  • 56.

    Yan, C. et al. Акцепторы нефуллеренов для органических солнечных элементов. Нат. Rev. Mater. 3 , 18003 (2018).

    CAS Статья Google ученый

  • 57.

    Маркус, Р. А. Реакции переноса электрона в химии. Теория и эксперимент. Ред. Мод. Phys. 65 , 599–610 (1993).

    CAS Статья Google ученый

  • 58.

    Benduhn, J. et al. Собственные безызлучательные потери напряжения в органических солнечных элементах на основе фуллеренов. Нат. Энергетика 2 , 17053 (2017).

    CAS Статья Google ученый

  • 59.

    Nayak, P. K. et al. Влияние структурного порядка на параметры солнечных элементов, как показано на модели перехода SiC-органика. Energy Environ. Sci. 6 , 3272 (2013).

    CAS Статья Google ученый

  • 60.

    Qian, D. et al. Правила проектирования для минимизации потерь напряжения в высокоэффективных органических солнечных элементах. Нат. Матер. 17 , 703–709 (2018).

    CAS Статья Google ученый

  • 61.

    Чен, К. и Бредас, Дж. Л. Потери напряжения в органических солнечных элементах: понимание вклада внутримолекулярных колебаний в безызлучательные рекомбинации. Adv. Energy Mater. 8 , 1702227 (2018).

    Артикул Google ученый

  • 62.

    Jean, J. et al. Предел эффективности излучения с хвостовой частью полосы превышает 30% для солнечных элементов с квантовыми точками. ACS Energy Lett. 2 , 2616–2624 (2017).

    CAS Статья Google ученый

  • 63.

    Venkateshvaran, D. et al. Приближение беспорядочного транспорта в высокоподвижных сопряженных полимерах. Природа 515 , 384–388 (2014).

    CAS Статья Google ученый

  • 64.

    Грин М. А. Точность аналитических выражений для коэффициентов заполнения солнечных элементов. Солнечные элементы 7 , 337–340 (1982).

    CAS Статья Google ученый

  • 65.

    Oxford PV. Перовскитный солнечный элемент Oxford PV обеспечивает эффективность 28%. Oxford PV https: // www.oxfordpv.com/news/oxford-pv-perovskite-solar-cell-achieves-28-efficiency (2018).

  • 66.

    Хаксел Г. Б., Хедрик Дж. Б. и Оррис Г. Дж. Редкоземельные элементы: важнейшие ресурсы для высоких технологий: информационный бюллетень Геологической службы США 087–02. USGS https://pubs.usgs.gov/fs/2002/fs087-02/ (обновлено 17 мая 2005 г.).

  • 67.

    Chuangchote, S. et al. Обзор состояния окружающей среды, здоровья и безопасности фотоэлектрических установок CdTe на протяжении всего их жизненного цикла. First Solar http://www.firstsolar.com/-/media/First-Solar/Sustainability-Documents/Sustainability-Peer-Reviews/Thai-EHS-Peer-Review_EN.ashx (2012).

  • 68.

    CHEOPS. Первые результаты относительно воздействия на окружающую среду тандемных фотоэлектрических модулей перовскит / кремний. CHEOPS https://www.cheops-project.eu/news-in-brief/first-results-regarding-the-environmental-impact-of-perovskitesilicon-tandem-pv-modules (2017).

  • 69.

    Meng, L. et al. Органические и обработанные на растворе тандемные солнечные элементы с 17.КПД 3%. Наука 361 , eaat2612 (2018).

    Артикул Google ученый

  • 70.

    Экинс-Даукс, Н. Дж. И Херст, Л. С. в 24-й Европейской конференции по фотоэлектрической солнечной энергии . 457–461 (WIP-Мюнхен, 2009 г.).

  • 71.

    Грин, М. А., Эмери, К., Хисикава, Ю., Варта, В. и Данлоп, Е. Д. Таблицы эффективности солнечных элементов (версия 40). Прог. Фотовольт. 20 , 606–614 (2012).

    Артикул Google ученый

  • 72.

    Грин, М. А., Эмери, К., Хисикава, Ю., Варта, В. и Данлоп, Е. Д. Таблицы эффективности солнечных элементов (версия 47). Прог. Фотовольт. 24 , 3–11 (2016).

    Артикул Google ученый

  • 73.

    Adachi, D., Hernández, J. L. & Yamamoto, K. Влияние рекомбинации носителей на коэффициент заполнения для солнечного элемента из кристаллического кремния с гетеропереходом большой площади с 25.КПД 1%. Заявл. Phys. Lett. 107 , 233506 (2015).

    Артикул Google ученый

  • 74.

    Green, M. A. et al. Таблицы эффективности солнечных элементов (версия 50). Прог. Фотовольт. 25 , 668–676 (2017).

    Артикул Google ученый

  • 75.

    Кодзима А., Тешима К., Шираи Ю. и Миясака Т. Металлоорганические перовскиты в качестве сенсибилизаторов видимого света для фотоэлектрических элементов. J. Am. Chem. Soc. 131 , 6050–6051 (2009).

    CAS Статья Google ученый

  • 76.

    Kim, H.-S. и другие. Твердотельный субмикронный тонкопленочный мезоскопический солнечный элемент, сенсибилизированный перовскитом иодидом свинца, с эффективностью более 9%. Sci. Отчет 2 , 591 (2012).

    Артикул Google ученый

  • 77.

    Ли, М. М., Тойшер, Дж., Миясака, Т., Мураками, Т. Н. и Снайт, Х. Дж. Эффективные гибридные солнечные элементы на основе мезо-надстройки металлоорганических галогенидных перовскитов. Наука 338 , 643–647 (2012).

    CAS Статья Google ученый

  • 78.

    Gong, W. et al. Влияние энергетического беспорядка на излучение электролюминесценции в полимерно-фуллереновых солнечных элементах. Phys. Ред. B 86 , 024201 (2012).

    Артикул Google ученый

  • 79.

    Liu, J. et al. Быстрое разделение заряда в нефуллереновом органическом солнечном элементе с небольшой движущей силой. Нат. Энергетика 1 , 16089 (2016).

    CAS Статья Google ученый

  • 80.

    Грин, М. А., Эмери, К., Хисикава, Ю., Варта, В. и Данлоп, Е. Д. Таблицы эффективности солнечных элементов (версия 44). Прог. Фотовольт. 22 , 701–710 (2014).

    Артикул Google ученый

  • 81.

    Green, M. A. et al. Таблицы эффективности солнечных элементов (версия 51). Прог. Фотовольт. 26 , 3–12 (2018).

    Артикул Google ученый

  • 82.

    Грин, М. А., Эмери, К., Хисикава, Ю., Варта, В. и Данлоп, Е. Д. Таблицы эффективности солнечных элементов (версия 45). Прог. Фотовольт. 23 , 1–9 (2015).

    Артикул Google ученый

  • 8 технологий солнечных панелей для повышения эффективности

    Вы рассматриваете возможность использования солнечной энергии в своем доме, но сомневаетесь, стоит ли она того? Возможно, вы слышали, что лучшие солнечные панели на рынке достигают эффективности «всего» 23%.

    Исследователи разработали множество технологий, повышающих эффективность фотоэлектрических систем.К счастью для потребителей, заботящихся об энергии, они становятся стандартными функциями для многих брендов солнечных панелей, продающих солнечные элементы как первого, так и второго поколения.

    Технологии солнечных панелей для повышения эффективности

    Вот краткий обзор основных достижений фотоэлектрической технологии в области эффективности на сегодняшний день, а также взгляд в будущее фотоэлектрической энергетики.

    1. Задний элемент пассивированного эмиттера (PERC)

    Как тонкопленочная технология, разработанная в 80-х годах, PERC представляет собой дополнительную технологию, направленную на повышение эффективности солнечных элементов первого поколения.

    В этой технологии на заднюю часть кристаллического кремниевого элемента наносятся два слоя. Они усиливают движение электронов в клетке. Они также отражают свет, прошедший через элемент в первый раз, на поверхность, чтобы его можно было преобразовать в полезное электричество.

    PERC обеспечивает повышение эффективности на 1%, что, по общему признанию, в лучшем случае скромно.

    Кроме того, солнечные элементы из PERC подвержены определенному типу деградации, называемому «деградация, вызванная светом и повышенной температурой» (LeTID), которая со временем снижает эффективность.

    Одно исследование показало, что за 2–3 года PERC может потерять до 20% эффективности.

    Надеюсь, дальнейшие разработки исправят проблему снижения эффективности с помощью PERC. А пока проверьте свою гарантию, чтобы узнать, покрывается ли ваша система с усовершенствованным PERC покрытием от потери питания. Ищите 83 +% / 25 лет. гарантия мощности или выше. (То есть через 25 лет ваша солнечная система вырабатывает более 83% своей первоначальной выходной мощности.)

    2. Технология гетеропереходов (HJT)

    Стремясь повысить эффективность и выходную мощность фотоэлементов, Sanyo (позже Panasonic) в 1980-х годах разработала технологии гетероперехода (HJT).После истечения срока действия патента в 2010 году многие солнечные компании провели исследования HJT для повышения эффективности панелей. Они хотели интегрировать этот прогресс в свои собственные продукты.

    Многие панели с высочайшей эффективностью, представленные сегодня на рынке, такие как серия Alpha от REC Group, используют эту технологию.

    В HJT тонкопленочный слой аморфного Si (a-SI) без регулярной кристаллической структуры добавляется на с обеих сторон моно-Si или поли-Si пластины. Эти дополнительные слои фотоэлектрического материала могут улавливать солнечную энергию, которую не поглотила кремниевая пластина.Тогда больше солнечной энергии можно будет преобразовать в электричество.

    Тонкие пленки легко производить и они дешевле, чем солнечные элементы первого поколения. Сами по себе они не очень эффективны и составляют около 12%. Но когда они используются в HJT, общая эффективность фотоэлектрических модулей увеличивается — часто до 21% или более.

    Это сопоставимо с лучшими солнечными панелями на рынке сегодня.

    HJT требует меньшего количества этапов производства, чем другие технологии, используемые для повышения эффективности, и поэтому дешевле, чем многие из них, включая PERC.

    Тот факт, что аморфный кремний хорошо работает при нагревании, в то время как панели из кристаллического кремния нет, является основным фактором в их способности повышать эффективность в HJT. PERC, напротив, страдает от разложения света и тепла.

    3. Технология полуэлементов

    Знаете ли вы, что 20-30% затенения могут снизить выходную мощность одного модуля до 40%? Это потеря энергии для вас.

    Затенение определенной панели и потеря мощности из-за нее — проблема солнечной энергии.Это не то же самое, что затенение нескольких панелей. Для решения этой проблемы требуется что-то вроде микроинвертора.

    Обходные диоды

    значительно помогают решить проблему эффективности или потери мощности из-за затенения в одной ячейке, но это не повредит дополнительной безопасности. Это обеспечивает технология половинных ячеек.

    Так называемая технология полуэлементов основана на том принципе, что большее количество фотоэлементов означает меньшее сопротивление потоку электронов в цепи. Так, например, типичный модуль на 60 ячеек будет иметь 120 полуячеек, каждая из которых разделена на две части, с только половиной сопротивления.

    Это означает меньшее сопротивление электрическому току, движущемуся в вашем массиве, и, следовательно, немного большую эффективность.

    Технология Half-Cell может повысить общую эффективность панели до 2-3%.

    Последние достижения в области повышения эффективности солнечных панелей

    Поиск способов повысить эффективность и выходную мощность фотоэлектрических массивов при одновременном снижении затрат продолжался с тех пор, как солнечная энергия стала жизнеспособным вариантом возобновляемой энергии.

    По мере того, как наш климатический кризис усиливается, исследование технологий, не оказывающих неблагоприятного воздействия на окружающую среду, также становится приоритетной задачей.

    Итак, неудивительно, что сегодня на рынке появляется широкий спектр фотоэлектрических приложений.

    Вот несколько солнечных батарей, которые домовладельцы могут приобрести прямо сейчас, отдельно или в сочетании с другими солнечными усовершенствованиями. Они открывают большие перспективы в использовании лучистой энергии для производства электричества.

    4. Двусторонние солнечные панели

    Обычные кристаллические панели из моно-Si или поли-Si подвергают воздействию солнечного света только одну сторону. Бифасия буквально раскрывает обе стороны.Исследования двусторонних лиц начались в 1960-х годах, но продолжались только в 2010-х.

    Эффективность двусторонних панелей с отслеживанием солнечного излучения может увеличиться до 40% по сравнению с моноличными панелями, но в большинстве случаев чаще наблюдается улучшение на 6–9%. (Отслеживание солнечной энергии включает в себя постоянную регулировку угла наклона фотоэлектрических панелей для улавливания наибольшего количества излучаемой энергии в течение дня.)

    У двусторонних лиц традиционно темный задний лист заменяется прозрачным материалом, обычно стеклом. Алюминиевая рама также часто отсутствует.

    Двухсторонние солнечные панели против однофазных
    Источник: lg.com

    Двусторонние солнечные системы обычно устанавливаются на землю, чтобы позволить уже прошедшим световым лучам отражаться на задние фотоэлектрические панели.

    В последние годы стоимость двусторонних панелей упала, став конкурентоспособными с монолицевыми панелями того же типа и качества. Сейчас они стоят примерно на 5-6 центов дороже за ватт, чем их обычные аналоги.

    5. Фотовольтаика, встроенная в здание (BIPV)

    Наиболее распространенным примером BIPV является солнечная черепица, впервые поступившая в продажу в 2005 году.Это солнечные батареи, которые заменяют битумную черепицу на вашей крыше. Каждый может легко произвести 60 Вт. Некоторые бренды вырабатывают до 100 Вт электроэнергии на гальку.

    Технология BIPV в публичной библиотеке Тайбэя
    Источник: Wikimedia / Littleha

    Солнечная черепица может быть моно- или поли-Si. Тонкопленочные технологии также используются в BIPV.

    В настоящее время солнечная черепица неэкономична, если вы не готовы заменить крышу. После налоговой скидки солнечная черепица может стоить 2,83 доллара за ватт.

    6. Концентрационный фотоэлектрический элемент (CPV)

    Используя оптические коллекторы, такие как линзы и зеркала, CPV концентрирует солнечный свет и фокусирует его на небольшом фотоэлектрическом элементе. Обычно солнечные батареи предназначены для использования в космосе или в военных целях и способны выдерживать высокие температуры. Для наивысшего КПД (пока около 30% в полевых условиях, но до 43% в лаборатории) используются многопереходные солнечные элементы.

    Для того, чтобы эта система максимально эффективно использовала максимальное количество прямого излучения, необходимо двухосное устройство слежения за солнечным светом с активным охлаждением, чтобы избежать теплового повреждения материалов.Входящие световые лучи всегда должны оставаться перпендикулярно линзе.

    Фотоэлектрическая система питания
    Источник: Brücke-Osteuropa — через Wikimedia Commons

    CPV не очень популярен для использования в жилых помещениях по многим причинам, несмотря на невероятную эффективность, которой он обладает.

    Например, CPV стоит в 2,5–4 раза дороже в установке, чем традиционные кремниевые панели. Хорошо работает только в ясные солнечные дни, а трекерам нужно много места. Затраты на техническое обслуживание также высоки.

    Исследования по повышению эффективности солнечных панелей [2021]

    Солнечные панели третьего и четвертого поколений быстро развиваются, поскольку ученые стремятся повысить эффективность кремниевых фотоэлементов, превышающую теоретический предел 33%.Они также надеются минимизировать затраты — как материальные, так и экологические.

    Среди наиболее перспективных — широкий спектр многопереходных солнечных элементов и перовскитов.

    7. Многопереходные солнечные элементы

    Многопереходные солнечные элементы, также называемые пакетными, имеют большую эффективность, чем однопереходные. До сих пор эффективность около 45% часто достигается в лабораторных условиях.

    Они кажутся ярким дополнением к революции в области чистой энергии и сегодня находят коммерческое применение в космических технологиях.Однако многофункциональные устройства по-прежнему очень дороги и еще не доступны для использования в жилых помещениях.

    Многопереходные фотоэлементы основаны на том факте, что разные полупроводниковые материалы поглощают солнечное излучение на разных длинах волн. Однако, чтобы заставить их работать вместе, просто сложить два, три или более материала недостаточно. Зачастую они слишком различаются по конструкции.

    К настоящему времени исследователи придумали два решения, как заставить работать сложенные ячейки.Во-первых, они могут создавать туннельные переходы через слои, в которые движутся электроны.

    Или они могут использовать различные полупроводниковые материалы, которые могут легко химически связываться друг с другом. Энергия циркулирует через химические соединения, делая материалы электрически связанными.

    Самый высокий КПД фотоэлементов с несколькими переходами в лаборатории на сегодняшний день достиг 47,1% при использовании шести многопереходных элементов.

    8. Перовскитовые солнечные элементы

    Перовскиты — общее название большой группы химических соединений со структурой, подобной природному веществу под названием титанат кальция.Их легко и недорого производить. Многие обладают прекрасными фотоэлектрическими способностями.

    В 2012 году был создан первый тонкопленочный перовскит с КПД 10%. С тех пор быстрый прогресс позволил довести его до 25% в лабораторных условиях.

    Тандемные элементы «Перовскит на кремнии» бьют рекорды с эффективностью 29,1%, и конца этому не видно. Прототип сохранял этот уровень эффективности в течение 300 часов. Учитывая, что современные перовскиты вообще не термостабильны, этот срок является необычным.

    Конечно, перовскитам предстоит пройти долгий путь, прежде чем они смогут составить конкуренцию Si-элементам первого поколения, срок службы которых составляет более 25 лет с минимальной деградацией и потерей эффективности.

    Заключение: технологии солнечных панелей, разработанные для повышения эффективности

    В то время как солнечные элементы всерьез разрабатывались с 1950-х годов, в лаборатории также пытались опробовать несколько технологий, специально разработанных для повышения эффективности панелей. Многие из этих усовершенствований эффективности были внедрены в коммерческое производство спустя десятилетия.Сегодня они обычно используются на фотоэлементах первого и второго поколения.

    За счет повышения эффективности с 1% до 10% + каждый, эти усовершенствования преобразуют больше лучистой энергии в полезную электроэнергию. Их можно использовать вместе или по отдельности.

    Вот примеры некоторых из наиболее эффективных фотоэлектрических технологий для повышения эффективности:

    Совсем недавно многопереходные солнечные элементы и перовскиты обладают большим потенциалом в достижении еще большей эффективности фотоэлектрических панелей.

    Технология солнечных батарей MSc | 2022 | Аспирант

    Магистр

    2022 начало сентябрь

    Кафедра физики и астрономии, Факультет естественных наук

    Переход от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии — одно из самых больших изменений в обществе со времен промышленной революции.Этот сдвиг означает, что растет спрос на ученых, специализирующихся на солнечной энергии, ключевой энергетической технологии 21 века.

    Описание курса

    Этот курс предназначен для обучения выпускников факультетов физических и технических наук разрабатывать новые фотоэлектрические устройства и проверять их эффективность в качестве глобального источника энергии. Он охватывает фундаментальные науки о материалах до развертывания фотоэлектрических систем. Это означает, что вы можете узнать, как изготавливать и монтировать солнечные технологии и как измерять их эффективность в различных условиях эксплуатации и в различных масштабах.

    Лекционные модули предназначены для ознакомления с концепциями фотоэлектрических материалов и производства солнечной энергии. На практических занятиях вы узнаете, как охарактеризовать материалы, используемые в солнечных элементах, и встроить их в устройства. У вас также будет доступ к нашему испытательному стенду для солнечных батарей на крыше, где солнечные элементы можно будет оценить в реальных условиях. На курсах компьютерного программирования вы научитесь анализировать системы солнечной энергии, опираясь на опыт ученых из Sheffield Solar, которые владеют крупнейшей базой данных фотоэлектрических систем в Великобритании.

    Наш специализированный корпоративный модуль покажет вам, как бизнес солнечных технологий работает на практике и как компании получают устройства из лаборатории и подключают их к энергетической сети. Большая часть вашей степени будет вашим исследовательским проектом. Вы сможете выбирать из целого ряда тем, от производства солнечных устройств до анализа фотоэлектрических систем.

    Подать заявку

    Модули

    Перечисленные ниже модули являются примерами за последний учебный год.Перед началом курса могут произойти некоторые изменения. Для получения самой последней информации о модулях обращайтесь напрямую в отдел.

    Основные модули:

    Введение в фотовольтаику

    Этот курс знакомит с фотоэлектрическими технологиями и их ролью в будущих энергетических системах.

    Он начинается с краткого изложения ключевых идей в физике полупроводников, а также введения в более широкий контекст роли фотоэлектрических элементов в будущих энергетических системах.

    Затем рассматриваются основные концепции, необходимые для понимания работы солнечного элемента. В первой половине курса мы даем базовое описание солнечного элемента с точки зрения модели эквивалентной схемы, а затем используем его, чтобы понять происхождение ключевых показателей устройства. Затем мы описываем различные методы для характеристики эффективности солнечных элементов и обсуждаем фундаментальные процессы, которые ограничивают эффективность солнечных элементов, включая рекомбинацию.Курс также включает обзор некоторых основных понятий в физике полупроводников, которые используются для описания работы устройств на солнечных элементах. Во второй половине курса мы переходим к обсуждению основных технологий, используемых в современных солнечных элементах, и моделей, описывающих их работу в реальном мире. Сюда входит описание новых тенденций в разработке новых полупроводников и новых архитектур устройств.

    30 кредитов
    Фотоэлектрические системы

    Этот курс знакомит с технологией фотоэлектрических систем вместе с подходами к измерению производительности отдельных систем в реальных условиях эксплуатации.Модуль дает широкий обзор различных подходов, используемых в моделировании системного уровня, прежде чем обучать различным инструментам выполнять реальный анализ. Рассмотрены характеристики ячейки, модуля и системы. Влияние широты, затенения, температуры и геометрии системы рассматриваются вместе с моделями рассеянного и прямого солнечного света. Представлены физические и статистические подходы к моделированию систем, а данные реальных фотоэлектрических систем используются для сравнения различных подходов. Статистика производительности парка GB будет проанализирована с использованием реальных данных, доступных на сайте Sheffield Solar www.microgen-database.org.uk.

    15 кредитов
    Лаборатория солнечных батарей

    Этот курс предоставит студентам навыки, необходимые для измерения и характеристики характеристик солнечных элементов и материалов солнечных элементов с использованием ряда исследовательских лабораторных методов.

    Лабораторные методы включают измерение эффективности солнечных элементов, определение скорости разложения, измерение освещенности и светового спектра, а также использование криостата для определения рабочих характеристик при низких температурах.

    Модуль также включает обучение изготовлению тонкопленочных солнечных элементов и определение характеристик фотоэлектрических материалов с помощью фотолюминесценции и абсорбционной спектроскопии. Студенты также научатся собирать кремниевый фотоэлектрический модуль, а затем измерять его характеристики в уличных условиях с помощью нашей лаборатории на крыше.

    15 кредитов
    Инновации в солнечной энергии

    Это курс, основанный на лекциях и семинарах, которые призваны дать студентам опыт в процессе инноваций и предпринимательства в применении к солнечной энергии.В рамках курса студенты получат понимание процессов, касающихся коммерческих инноваций, а также разработки и критической оценки бизнес-идей. Студенты разработают новое бизнес-предложение, основанное на технологии солнечных батарей или смежных услугах или рынках. Каждое бизнес-предложение студента будет рассматриваться и критиковаться коллегами и научными руководителями. В конце курса студенты представят свои идеи группе отраслевых экспертов.

    15 кредитов
    Наука и технологии в области низкоуглеродной энергетики

    Низкоуглеродные технологии являются важным требованием для удовлетворения мировых потребностей в энергии, не вызывая необратимых изменений климата планеты.В этом модуле будет рассказано, почему существует потребность в различных технологиях, которые могут помочь удовлетворить мировые потребности в энергии без выброса большого количества CO2 в атмосферу. Будут представлены различные различные технологии, призванные удовлетворить эту потребность, а затем выбранный номер будет изучен более подробно. Цель модуля — дать студентам возможность критически оценить различные низкоуглеродные технологии, опираясь на глубокое научное понимание их ограничений и преимуществ.

    15 кредитов
    Навыки исследования физики

    Этот модуль с 30 кредитами предназначен для улучшения и поддержки курса Physics MRes. Он предназначен для того, чтобы студенты могли подробно размышлять о различных аспектах исследовательского процесса и его коммуникации. Студенты должны будут вести дневники своего проекта и размышлять о своем прогрессе; напишите обзор литературы по области проекта, размышляя о том, как и почему они выбрали свои источники; размышлять о процессе обучения новому навыку для своего проекта; сообщить, о чем их исследования и почему они важны для широкой аудитории; подумайте, как преподавать то, что они исследуют на уровне UG.

    30 кредитов
    Научно-исследовательский проект по физике или астрофизике

    Это проектный модуль, который дает студентам возможность применить свои базовые научные знания к ряду реальных исследовательских проблем. Наряду с применением знаний студенты получат опыт управления собственными научно-исследовательскими проектами и развития навыков в области управления временем, планирования проектов, ведения научной документации, поиска и анализа информации из научных и других источников технической информации.Благодаря анализу данных и синтезу информации будут созданы, обобщены и представлены новые знания. Студентам будет предложен ряд проектов на выбор. Будет смесь академических и промышленных проблем и проектов, от лабораторных экспериментов до моделирования.

    60 кредитов

    Содержание наших курсов ежегодно проверяется на актуальность и актуальность.Отдельные модули время от времени обновляются или удаляются. Это ответ на открытия, сделанные нашими ведущими мировыми исследованиями; изменения в финансировании; требования к профессиональной аккредитации; отзыв студента или работодателя; результаты обзоров; и различия в количестве сотрудников или студентов. В случае каких-либо изменений мы своевременно проконсультируемся и проинформируем студентов, а также предпримем разумные меры для минимизации неудобств. Мы больше не предлагаем неограниченный выбор модулей. Если ваш курс включал неограниченные модули, ваш отдел предоставит список модулей из своих и других предметных областей, из которых вы можете выбрать.

    Обучение

    • Лекции
    • Лабораторные классы
    • Вычислительная техника и анализ данных
    • Семинары
    • Обучение на предприятии
    • Научно-исследовательский проект

    Оценка

    • Задания по проектам
    • Презентации
    • Экзамены
    • Лабораторная работа
    • Экзамены
    • Диссертация и вива

    Продолжительность

    1 год полный рабочий день

    Ваша карьера

    У нас есть тесные связи с организациями в солнечной отрасли, с которыми мы сотрудничали в проектах и ​​которые наняли наших выпускников.Курс также является отличной подготовкой к получению степени доктора философии.

    Среди наших отраслевых партнеров:

    Материалы солнечных элементов
    Фотоэлектрическая техника
    Энергетические системы
    Национальные и региональные сети
    Маркетинговая информация и консультации
    Солнечные испытания и измерения

    Удобства

    В Университете Шеффилда находится одна из наиболее оснащенных лабораторий Великобритании для разработки и тестирования солнечных материалов и устройств: лаборатория электронных и фотонных молекулярных материалов

    Команда Sheffield Solar управляет солнечным испытательным стендом на крыше нашего здания и управляет крупнейшей в Великобритании базой данных энергии, захваченной солнечными панелями на крыше: Sheffield Solar

    Требования к поступающим

    Обычно мы просим степень 2: 1 или эквивалентную по физике, материаловедению, физической химии, электротехнике или по другим смежным предметам.

    Общий балл IELTS 6.5 с минимум 6.0 по каждому компоненту или эквивалент.

    Мы также принимаем ряд других квалификаций из Великобритании и других европейских / международных квалификаций.

    Если у вас есть вопросы о требованиях к поступающим, обращайтесь в отдел.

    Подать заявление

    Вы можете подать заявление на учебу в аспирантуре, заполнив нашу онлайн-заявку на учебу в аспирантуре.Это быстрый и легкий процесс.

    Подать заявку

    Все перечисленные научные руководители и области исследований являются ориентировочными и могут измениться до начала курса.

    Наш план защиты студентов

    Признание профессиональных квалификаций: с 1 января 2021 года для признания любых профессиональных квалификаций Великобритании для работы в стране ЕС по ряду регулируемых и других профессий вам необходимо подать заявление в принимающую страну для признания.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *