Эффективность солнечных батарей. Перовскиты могут удвоить кпд солнечных батарей за счет горячих носителей. Что собой представляет фотоячейка

15.03.2019

Выбирая себе монитор для работы в офисе или для домашних нужд, нельзя не обратить внимания на такой критичный момент, как диагональ. Разрешение монитора, производитель и другие характеристики, конечно, не менее важны, но в этой статье мы будем отталкиваться именно от этого показателя.

Компьютерный рынок, без преувеличения, перенасыщен дисплеями разного типа и размеров. Поэтому рядовому пользователю иной раз очень сложно сделать правильный и взвешенный выбор. Попробуем разобраться, как диагональ влияет на остальные характеристики девайса, и обсудим, на какие модели лучше обратить внимание.

Что ищем?

Для начала рассмотрим положение дел на современном компьютерном рынке. Очень часто при выборе такого рода устройств вопрос о том, где именно будет использоваться монитор (какая диагональ нам нужна - об этом чуть ниже), не встаёт ребром. В понимании большинства пользователей хороший девайс просто обязан быть универсальным: с ним можно работать круглые сутки, играть до поздней ночи, комфортно бродить по интернет-страницам, а также смотреть любимые сериалы и фильмы.

Эти желания вполне понятны, но тогда почему на рынке вместо нескольких универсальных мониторов мы видим целый ворох устройств, отличающихся друг друга ну совсем незначительно? Ответ довольно прост - для увеличения продаж. Согласитесь, что вы будете выбирать девайсы и те же диагонали мониторов от того производителя, который представляет свой бренд десятками моделей, а не от компании, у которой ассортимент ограничивается тремя устройствами, пусть даже и очень хорошими. Кроме того, практически любой мало-мальски значимый бренд не прочь создать для своего будущего потребителя иллюзию выбора.

Но среди всего этого многообразия обязательно есть именно тот девайс и та диагональ экрана монитора, которая считается лучшей в своём сегменте. О том, как именно их найти среди всего этого вороха, мы и поговорим в этой статье. Сразу стоит оговориться, что измеряется диагональ монитора в дюймах. Некоторые производители, в силу каких-то своих, не до конца понятных причин, пытаются измерять размеры в футах, сантиметрах или в чём-либо ещё, но международный компьютерный рынок непоколебимо стоит на дюймах, равно как и наша статья.

Диагонали мониторов

Диагональ экрана - это одна из критичных характеристик, которая помогает отличить один девайс от другого и существенно влияет на ценник. В принципе, можно и на глаз. Судя по отзывам большинства владельцев, маленькими девайсами считаются 18,5-дюймовые устройства, обычными - 19-21,5”, большими - 23-24”, громадные - 27”, ну и больше 30” - это что-то из области «Ух ты!»

Диагональ мониторов (размеры)

Попробуем как-то систематизировать эти общие данные в более или менее приглядную картинку, где каждый сможет выбрать какой-то свой оптимальный вариант. Речь пойдёт об обычных мониторах, которые можно купить в магазине, то есть не претендующих на выполнение каких-то специфических или сверхсложных задач.

18,5-20 дюймов

Эту нишу можно назвать бюджетной или офисной. В силу невысокой стоимости, такого рода оборудование нарасхват уходит в организации, а также к покупателям, которые по каким-либо своим, принципиальным причинам предпочитают маленькие диагонали мониторов (ребёнку и такой пойдёт, мне только фото на нём смотреть и т. п.) или просто ограничены в средствах.

21,5-24 дюйма

Если судить по голой статистике, то примерно чуть больше половины всех мониторов, купленных в этом году, находятся как раз в этой категории. Об этом, естественно, знают все создатели игр, сайтов, видео и другого контента для персонального компьютера, поэтому большинство разработчиков тестирует свою продукцию перед выпуском именно на этой группе. Универсальный тип девайса в этом случае - это IPS/*VA-монитор (диагональ 24”).

27 дюймов

Это довольно перспективный сегмент со своими нюансами. Если приобрести недорогую модель с такой диагональю, то на стандартном рабочем расстоянии, а это около 70 см от глаз, можно разглядеть отдельные пиксели на изображении, да и общая картинка будет казаться немного грубоватой. Поэтому если вы ограничены в средствах, лучше взять более толковую матрицу, но с меньшим размером, то есть качественный IPS-монитор (диагональ 17-24”).

30 дюймов и более

Это по большей части эксклюзивная ниша с очень кусачими ценами. Максимальная диагональ монитора в этом сегменте была замечена у девайса «Шарп» - 43 дюйма. Устройства с такими габаритами не пользуются популярностью, и назвать их продуктами массового потребления нельзя в силу высокой стоимости и большой ширины. То есть противоположные края монитора находятся вне поля зрения пользователя, и чтобы охватить взглядом всю полезную площадь девайса, ему приходится вращать головой.

Ещё реже встречаются мониторы, даже можно сказать системы, где установлены несколько устройств. Они имеют свои неоспоримые плюсы (к примеру, отличная реалистичность в играх), но для корректной работы такого далеко недешёвого набора необходим просто монстр, а не компьютер. Высокие технологии не стоят на месте, и на замену таким системам приходят виртуальные очки и прочие приспособления, позволяющие максимально погрузиться в виртуальную реальность. Но тем не менее вытеснить рядовые мониторы они не в силах (по крайней мере, пока что).

Оптимальные варианты

Почему стоит остановиться на мониторах 24-27”:

на экране с большей диагональю доступно гораздо больше данных и нет необходимости активно пользоваться скроллингом;
массивные объекты (карты, сложные таблицы, чертежи и прочее) на маленьких экранах очень плохо визуализируются;
современные игры на большом мониторе имеют более реалистичные нотки, потому как всё зрительное пространство занято экраном;
средняя продолжительность «жизни» сегодняшних мониторов составляет порядка 10-12 лет, а покупать недорогое и маленькое устройство не очень-то и разумно в плане практичности.

Существует множество мифов о том, что девайсы с диагональю 24 дюйма и более утомляют нервную сетчатку и портят зрение (эффект «разбегаются глаза»). На самом деле это не более чем странная легенда, потому как к хорошему и крупному экрану привыкаешь довольно быстро, а вот наоборот - это ужас какой дискомфорт.

Диагональ, разрешение и пропорции

Для того чтобы найти оптимальное соотношение диагонали монитора к его разрешению, необходимо учесть ряд определённых факторов. Большинство медиаконтента для персональных компьютеров, такого как игры, интернет-ресурсы, видео и прочее, разрабатываются под стандартные пропорции, то есть 16:9.

Кроме того, разработчик проектирует и разное разрешение для своей продукции, где для полного баланса необходимо чётко знать: что, где и как.

Разрешения мониторов и показатель видеопотока:

HD - 1368 на 768 точек.
Full HD - 1920 на 1080 точек.
WQ HD - 2560 на 1440 точек.
Ultra HD - 3840 на 2160 точек.

То есть для каждой приглянувшейся диагонали необходимо выбрать своё максимальное разрешение экрана. Для небольших устройств (см. раздел «Диагонали мониторов») вполне достаточно HD-развёрстки, для средних и больших экранов нужна как минимум Full HD, а благородным и дорогим моделям никак не обойтись без WQ HD-разрешения.

Особенности сверхвысокого разрешения

Вообще, формат Ultra HD станет актуальным для массового потребителя нескоро, потому как медиаконтента для него пишется не так уж и много. Многие покупатели клюют на грамотные маркетинговые ходы в магазинах, где им представляют сверхдетальную и живую картинку на том или ином мониторе в Ultra HD-формате. Стоит помнить, что перед вами - специально разработанный рекламный трейлер, а в обыденной жизни (на работе или в играх) вы такого Ultra-материала не найдёте. Поэтому единственное, где можно в полной мере оценить все прелести «Ультра»-технологий - это работа с фотографиями, причём сделанными на оборудовании высокого уровня.

И кстати, о нестандартных разрешениях. В продаже всё ещё можно встретить квадратных «старичков» с пропорциями 5:4. Ввиду своих отличительных особенностей, а также невысокой цены, они бывают очень удобны для работы в офисе с документами и текстовыми редакторами типа «Ворд» или «Эксель». Но, по причинам, указанным выше, назвать их универсальными нельзя.

Диагональ и зерно

Зерно - это единица изображения, то есть самая маленькая точка на мониторе. Эта единица напрямую влияет на качество картинки: чем крупнее зерно, тем удобнее читать мелкий текст, что особенно важно для людей с плохим зрением. Тем не менее оборотная сторона крупного зерна - это грубое отображение всей остальной информации. То есть на плавных линиях или на фотографиях в высоком разрешении заметны пиксели.

Чем ниже зернистость, тем реалистичнее выглядит картинка на экране монитора, но страдает мелкий шрифт. И хотя этот момент можно назвать палкой о двух концах, многие разработчики медиаконтента стараются найти некий баланс, то есть корректно отобразить всю информацию на мелком зерне. Но в нашем обиходе всё ещё остаётся достаточное количество программ, где работа не мелкозернистом мониторе вызывает дискомфорт.

Оптимальная зернистость относительно диагонали экрана:

0,27-0,30 мм для 18,5-20 дюймов;
0,24-0,25 мм для 21-22 дюймов;
0,265 мм для 23 дюймов;
0,27-0,28 мм для 24 дюймов;
0,31-0,32 мм для 27-28 дюймов;
0,14-0,18 мм для «ультра»-мониторов.

Многие эксперты наряду с покупателями считают, что оптимальное соотношение диагонали, зерна и стоимости монитора - у 24-дюймовых представителей устройств с Full HD-развёрсткой. Если вы носите очки или у вас другие проблемы со зрением, то не стоит покупать девайсы с мелким и даже средним зерном, потому как вы до боли в глазах будете разглядывать системные шрифты или другие мелкие детали контента. Конечно, можно изменить масштаб отображения на более крупный, но тогда сильно пострадает чёткость картинки и исказятся её пропорции.

Диагональ и матрица

Второй по важности характеристикой монитора после диагонали можно назвать матрицу. Сложности выбору оптимального варианта добавляет разнообразие которых накопилось больше десятка: TN, IPS, PLS, MVA, PVA и т. д. Причём каждый из типов имеет какие-то свои отличительные характеристики и примечательные свойства.

Если попытаться упростить весь этот ассортимент, то получится следующая картина. TN-развёрстки самые дешёвые и быстрые, но с плохими углами обзора и посредственной цветопередачей. Модели с IPS-матрицами имеют самые комфортные углы обзора, глубокую гамму цветов, но отличаются высоким ценником и замедленным отображением. MVA- и PVA-развёрстки лучше всех передают глубину чёрного и белого цветов, но есть определённые сложности с полутонами и цветовым балансом при незначительном изменении угла обзора.

По большому счёту, при всём том многообразии, которое мы видим на компьютерном рынке, идеальной матрицы просто не существует: у каждой своя ложка дёгтя, равно как и свои преимущества.

Не стоит зацикливаться на изучении и выборе идеального типа матрицы. Главное внимание нужно обратить, кроме диагонали экрана, на углы обзора, максимальную контрастность и яркость, а также цветовую насыщенность. Все эти параметры, как правило, указываются крупным шрифтом на коробке устройства или прописываются в ценнике на прилавке магазина.

Основная «болезнь» всех современных мониторов - это недостаточные углы обзора, то есть искажение картинки при повороте или наклоне экрана. Этот момент особенно критичен для устройств с большой диагональю и работающих на TN-матрицах. Иногда, даже если смотреть под прямым углом на экран, картинка в углах кажется замыленной, что характерно для дешёвых моделей. Если вы хотите обезопасить себя от такого дискомфорта, то лучше остановиться на устройствах с углами обзора не ниже 160 градусов по вертикали и 170 по горизонтали.

Эта статья предназначена для тех, кто любит и играет в игры - и собирается купить соответствующий монитор. Ну или, по крайней мере, мечтает сделать сделать это.

Данная статья предназначена для лиц старше 18 лет

А вам уже исполнилось 18?

Монитор для игр нужен, как нетрудно догадаться, чтобы получать удовольствие от видеоигр. В этом качестве важна не точность передачи оттенков, а плавность смены кадров и время отклика. Если до этого дня вы думали, что мониторы отличаются друг от друга только дизайном, размером и сочностью цветов, сегодня ваш мир перевернётся.

Ниже мы разберём параметры, на которые стоит обращать внимание при выборе, а также рассмотрим конкретные примеры.

Диагональ и соотношение сторон экрана

Диагональ — это расстояние между верхним и нижним противоположными углами экрана. Больше — лучше, но при этом помните: с увеличением диагонали при одинаковом разрешении падает качество картинки. Для FullHD оптимальный диапазон от 23 до 25 дюймов. Для бОльших размеров существуют другие разрешения.

Почему падает? Люблю здоровенные мониторы. У моего друга такой же!

Помните телефоны середины нулевых? Наклонные поверхности на их экранах прорисовывались «лесенкой», а изображение распадалось на отдельные «зёрна». Купив большой монитор с низким разрешением вы получите примерно тот же эффект.

Соотношение — математическое отношение ширины к высоте. Стандартом сегодня является формат 16:9. Кроме него существуют 4:3 (старый добрый квадрат), 16:10 (предшественник 16:9), а также новый 21:9 (для любителей панорамного обзора).

Разрешение

Современные игровые мониторы обычно выпускают в трёх разрешениях: FullHD (1920 на 1080 пикселей), 2К (2560 на 1440 пикселей) и 4К (3840 на 2560 пикселей). Указанные в скобках цифры — только для формата 16:9. Если вы желаете монитор нестандартных размеров, то увидите другую картину. Например, для «бойницы» 21:9 родным может являться разрешение 5120 на 2160 пикселей. И да, это тоже 4К.

Я запутался! На что смотреть, что покупать?

Для слабой машины FullHD, для быстрой — 2К, для навороченных — 4К. В этой статье последних мониторов нет, но принцип отбора точно такой же.

Тип матрицы

В материале о выборе ноутбука для работы с графикой мы уже разбирали достоинства и недостатки различных матриц. Единственное отличие — в этот раз упор не на правильную передачу оттенков, а на время отклика.

TN (она же TN+film) — старейшая технология на рынке. Простая, дешёвая матрица со средней цветопередачей и невысокой чёткостью. Последние модели обладают приемлемыми углами обзора и отличным временем отклика.

VA (PVA, SVA, WVA) — более современный вариант. Хорошие углы обзора, неплохая цветопередача. Оттенки очень зависят от вашего положения перед экраном, а детали картинки в тенях прорисовываются так себе.

PLS — хорошие углы обзора, хорошие цвета, среднее время отклика.

IPS (AH-IPS, e-IPS, H-IPS, P-IPS, S-IPS) — лучшие дисплеи на рынке. Отличная цветопередача, наибольшие углы обзора без искажения оттенков. Время отклика, правда, чуть ниже, чем у TN.

Частота вертикальной развертки

С недавних пор 60 герц перестали быть аксиомой для мониторов. На рынке есть модели с 30, 144 и даже 200 Гц. Чем выше частота обновления, тем более плавной, «живой» кажется картинка. Поэтому мониторы с частотой 30 герц можно сразу исключить.

Начинка моего компьютера никогда не позволит использовать более 60 герц. Зачем нужен дорогой монитор?

Да, частота кадров в видеоигре (fps) и частота вертикальной развёртки — вещи связанные. Но условные 30 fps будут выглядеть лучше на мониторе с частотой 144 Гц, чем на аналогичном со стандартными 60. Быстрая матрица сгладит разрывы между кадрами.

Дополнительные технологии

Речь идёт о G-Sync и FreeSync. Обе направлены на увеличение плавности картинки и, в частности, помогают избавиться в видеоиграх от горизонтальных полос на экране. Это более эффективная и дорогостоящая замена опции «вертикальная синхронизация».

Первая технология принадлежит NVIDIA, вторая — AMD. В теории, вторая лучше: она дешевле, работает с огромным диапазоном частот и не влияет на производительность. На практике достоин пристального внимания монитор с любой из них на борту.

Примеры и цены

Перейдём к практике. Мониторы в списке ниже не обязательно рассматривать как единственный возможный вариант для покупки. Они служат, скорее, ориентиром и наглядным примером.

Низший ценовой диапазон (до 7 тысяч рублей)

Не стоит покупать новый монитор с частотой развертки 60 Гц и матрицей TN+Film. Правда, не нужно. Когда «денег нет, но играть хочу прямо сейчас», разумнее купить б/у на барахолке за тысячу или две рублей. А после скопить денег и взять то, что прослужит вам долгие годы.

Низкий ценовой диапазон (до 10 тысяч рублей)

Хорошая рабочая лошадка. В таком мониторе не будет технологий синхронизации и сверхбыстрой матрицы, но зато он порадует правильными цветами, отличными углами обзора и нормальным временем отклика.

LG 24MP58D-P — отличный монитор за свои деньги. Тут и IPS матрица, и хорошее время отклика, и, самое главное, 75 Гц вертикальной развёртки. Разрешение, конечно, FullHD, но для таких размеров это нормально. Цена — около 9 тысяч рублей.

Acer G246HYLbd — примерно то же самое, но в другой обёртке. E-IPS матрица чуть-чуть медленнее (6 против 5 мс), вот и все отличия. Цена — около 9 тысяч рублей.

Средний ценовой диапазон (до 20 тысяч рублей)

Тут находятся мониторы поинтереснее. Изогнутые экраны, G-Sync и FreeSync — всё это можно найти здесь. До идеала далеко, но если вам хочется «чего-нибудь эдакого», то присмотритесь внимательней.

Samsung C24F390FHI — средних размеров FullHD на VA матрице, отличительными чертами которого являются изогнутый экран и FreeSync от AMD. Первое усилит погружение, а второе избавит от недостатков устаревшей вертикальной синхронизации. Цена — около 10 тысяч рублей.

LG 29UM69G-B — Любопытный монитор с соотношением сторон 21:9. Хотя его широкий формат пригодится, например, художникам, но создан он явно для игр: AMD FreeSync и IPS матрица с 75 Гц частоты вертикальной развёртки говорят сами за себя. Разрешение практически FullHD — 2560 на 1080 пикселей. Цена — около 18 тысяч рублей.

Высокий ценовой диапазон (до 40 тысяч рублей)

Тяжёлая артиллерия. 4К, полный набор технологий, сверхбыстрые матрицы, высокое время отклика и агрессивный дизайн. Однако и это ещё не предел: за эти деньги покупателю придётся выбирать между качественной матрицей, высокой частотой и разрешением.

Dell S2417DG — у этого монитора скромные размеры, но зато он может похвастаться быстрым временем отклика, NVIDIA G-SYNC, огромной — 165 Гц, — частотой и разрешением 2К. Последнее в сумме с небольшими размерами даст ощущение «натуральности» изображения. Конечно, если цвета не подведут — матрица всё-таки TN. Цена — около 38 тысяч рублей.

Acer XG270HUomidpx — для тех, кто хотел бы Dell S2417DG, но не согласен размениваться на среднюю диагональ. В техническом плане всё похоже: TN, 2K и 144 Гц. Углы обзора тоже приличные, так что для игр в самый раз. Цена — около 32 тысяч рублей.

Высший ценовой диапазон (до 150 тысяч рублей)

Самые-самые мониторы. Никаких компромиссов и только новые технологии. Цены, впрочем, тоже немаленькие.

ASUS PG348Q — замысловатый дизайн сходу намекает: в этот монитор напихали всё, что только можно. Начиная с формата (21:9) и заканчивая отличной IPS матрицей. Кроме того, панель работает на частоте 100 Гц, а внутри корпуса находится чип NVIDIA G-SYNC. Разрешение 2К — 3440 на 1440 точек. Цена — около 113 тысяч рублей.

TN+film матрица — это необходимое зло.

Большая диагональ хорошо, но не забывайте о разрешении.

За средние деньги вы не получите одновременно скорость, размер и цвет.

Более 60 Гц добавят плавности картинке в любом случае.

Необходимый минимум стоит не дешевле 8 тысяч рублей (но и не сильно дороже).

Рекордсменом по КПД среди солнечных батарей, из числа так или иначе доступных на рынке сегодня, являются, разработанные Институтом гелиоэнергетических систем Общества имени Фраунгофера в Германии, солнечные батареи на базе многослойных фотоэлементов. Начиная с 2005 года, их коммерческим внедрением занимается компания Soitec.

Размер самих фотоэлементов не превышает 4 миллиметра, а фокусировка солнечного света на них достигается путем применения вспомогательных концентрирующих линз, благодаря которым насыщенный солнечный свет преобразуется в электричество с КПД достигающим 47%.

Батарея содержит четыре p-n перехода, чтобы четыре различные звена фотоэлемента могли эффективно принимать и преобразовывать излучение с конкретной длиной волны, из солнечного света, сконцентрированного в 297,3 раза, в диапазоне длин волн от инфракрасного до ультрафиолетового.

Исследователи под руководством Франка Димирота изначально поставили перед собой задачу вырастить многослойный кристалл, и решение было найдено, - они срастили подложки для выращивания, и в результате был получен кристалл с различными полупроводниковыми слоями, с четырьмя фотоэлектрическими подъячейками.

Многослойные фотоэлементы давно используются на космических аппаратах, но теперь на их основе запущены и солнечные станции уже в 18 странах. Это становится возможным благодаря совершенствованию и удешевлению технологии. В итоге, количество стран, снабженных новыми солнечными станциями, будет расти, и налицо тенденция к конкуренции на рынке промышленных солнечных батарей.

На втором месте - солнечные батареи на базе трехслойных фотоэлементов Sharp, КПД которых достиг 44,4%. Фосфид индия-галлия - первый слой фотоэлемента, арсенид галлия - второй, арсенид индия-галлия - третий слой. Три слоя разделены диэлектриком, который служит для достижения туннельного эффекта.

Концентрация света на фотоэлемент достигается благодаря линзе Френеля, как и у немецких разработчиков, - свет солнца концентрируется в 302 раза, и преобразуется трехслойным полупроводниковым фотоэлементом.

Научные исследования по развитию этой технологии непрерывно велись Sharp, начиная с 2003 года при поддержке NEDO - японской организации общественного управления, содействующей научным исследованиям и развитию, а также распространению промышленных, энергетических и экологических технологий. К 2013 году Sharp был достигнут рекорд в 44,4%.

За два года до Sharp, в 2011 году, американская компания Solar Junction уже выпустила аналогичные батареи, но с КПД 43,5%, элементы которых обладали размером 5 на 5 мм, и фокусировка также производилась линзами, концентрируя свет солнца в 400 раз. Фотоэлементы были трехпереходными на основе германия, и группа планировала даже создать пяти и шестипереходные фотоэлементы, чтобы лучше захватить спектр. Исследования ведутся компанией и по сей день.

Таким образом, максимально рекордным КПД обладают солнечные батареи, выполненные в сочетании с концентраторами, которые, как мы видим, производят и в Европе, и в Азии, и в Америке. Но эти батареи в основном изготавливаются для постройки наземных солнечных электростанций крупных масштабов и для эффективного электроснабжения космических аппаратов.

Недавно был поставлен рекорд в сфере обычных потребительских солнечных панелей, которые доступны большинству желающих снабдить ими, например, крышу дома.

В середине осени 2015 года компания Илона Маска «SolarCity» представила наиболее эффективные потребительские солнечные панели, КПД которых превышает 22%.

Этот показатель подтвердили замеры, проведенные лабораторией Renewable Energy Test Center. Завод в Баффало уже ставит план производства на каждый день - от 9 до 10 тысяч солнечных панелей, точные характеристики которых пока не сообщаются. Компания уже планирует снабжать своими батареями не менее 200000 домов ежегодно.

Дело в том, что оптимизированный технологический процесс позволил предприятию значительно снизить стоимость производства, при этом повысив КПД в 2 раза по сравнению с широко распространенными потребительскими кремниевыми солнечными панелями. Маск уверен, что именно его солнечные панели будут пользоваться наибольшей популярностью у домовладельцев в ближайшем будущем.

При постоянно растущих ценах на электроэнергию поневоле начнешь задумываться об использовании природных источников для электроснабжения. Одна из таких возможностей — солнечные батареи для дома или дачи. При желании они могут обеспечить полностью все потребности даже большого дома.

Устройство системы электропитания от солнечных батарей

Преобразовывать энергию солнца в электричество – эта идея длительное время не давала спать ученым. С открытием свойств полупроводников это стало возможным. В солнечных батареях используются кремниевые кристаллы. При попадании на них солнечного света в них образуется направленное движение электронов, которое называется электрическим током. При соединении достаточного количества таких кристаллов получаем вполне приличные по величине токи: одна панель площадью чуть больше метра (1,3-1,4 м2 при достаточном уровне освещенности может выдать до 270 Вт (напряжение 24 В).

Так как освещенность меняется в зависимости от погоды, времени суток, напрямую подключать устройства к солнечным батареям не получается. Нужна целая система. Кроме солнечных панелей требуется:

Аккумулятор. На протяжении светового дня под воздействием солнечных лучей солнечные батареи вырабатывают электрический ток для дома, дачи. Он не всегда используется в полном объеме, его излишки накапливаются в аккумуляторе. Накопленная энергия расходуется ненастную погоду.
Контролер. Не обязательная часть, но желательная (при достаточном количестве средств). Отслеживает уровень заряда аккумулятора, не допуская его чрезмерного разряда или превышения уровня максимального заряда. Оба этих состояния губительны для аккумулятора, так что наличие контролера продлевает срок эксплуатации аккумулятора. Также контролер обеспечивает оптимальный режим работы солнечных панелей.
Преобразователь постоянного тока в переменный (инвертор). Не все устройства рассчитаны на постоянный ток. Многие работают от переменного напряжения в 220 вольт. Преобразователь дает возможность получить напряжение 220-230 В.

Солнечные батареи для дома — только часть системы

Установив солнечные батареи для дома или дачи, можно стать совершенно независимым от официального поставщика. Но для этого надо иметь большое количество батарей, некоторое количество аккумуляторов. Комплект, который вырабатывает 1,5 кВт а сутки стоит около 1000$. Этого достаточно для обеспечения потребностей дачи или части электрооборудования в доме. Комплект солнечных батарей для производства 4 кВт в сутки стоит порядка 2200$, на 9 кВт в сутки — 6200$. Так как солнечные батареи для дома — модульная система, можно купить установку, которая будет обеспечивать часть потребностей, постепенно увеличивая ее производительность.

Виды солнечных батарей

С ростом цен на энергоносители идея использования энергии солнца для получения электроэнергии становится все более популярной. Тем более, что с развитием технологий солнечные преобразователи становятся эффективнее и, одновременно, дешевле. Так что, при желании, можно свои нужды обеспечить установив солнечные батареи. Но они бывают разных типов. Давайте разбираться.

Сама солнечная батарея — некоторое количество фотоэлементов, которые расположены в общем корпусе, защищенные прозрачной лицевой панелью. Для бытового использования фотоэлементы производят на основе кремния, так как он относительно недорог, и элементы на его основе имеют неплохой КПД (порядка 20-24%). На основе кремниевых кристаллов изготавливают монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные (гибкие) фотоэлементы. Некоторое количество этих фотоэлементов электрически соединены между собой (последовательно и/или параллельно) и выведены на клеммы, расположенные на корпусе.

Фотоэлементы установлены в закрытом корпусе. Корпус солнечной батареи делают из анодированного алюминия. Он легкий, не подвержен коррозии. Лицевую панель делают из прочного стекла, которое должно выдерживать снего-ветровые нагрузки. К тому же оно должно обладать определенными оптическими свойствами — иметь максимальную прозрачность, чтобы пропускать как можно больше лучей. Вообще, из-за отражения теряется значительное количество энергии, так что требования к качеству стекла высокие и еще оно покрывается антибликовым составом.

Виды фотоэлементов для солнечных батарей

Солнечные батареи для дома делают на основе кремневых элементов трех типов;

Если у вас скатная крыша и фасад развернут на юг или восток, слишком сильно думать о занимаемой площади не имеет смысла. Вполне могут устроить поликристаллические модули. При равном количестве производимой энергии они стоят немного дешевле.

Как правильно выбрать систему солнечных батарей для дома

Есть распространенные заблуждения, которые заставляют вас тратить лишние деньги на приобретение чересчур дорогого оборудования. Ниже приведем рекомендации того, как правильно выстроить систему электропитания от солнечных батарей и не потратить лишних денег.

Что надо купить

Далеко не все компоненты солнечной электростанции жизненно необходимы для работы. Без некоторых частей вполне можно обойтись. Они служат для повышения надежности, но без них система работоспособна. Первое, что стоит запомнить — приобретайте солнечные батареи в конце зимы, начале весны. Во-первых, погода в это время отличная, много солнечных дней, снег отражает солнце, увеличивая общую освещенность. Во-вторых, в это время традиционно объявляют скидки. Далее советы такие:

Если воспользоваться только этими советами, и подключить только технику, которая работает от постоянного напряжения, система солнечных батарей для дома обойдется в гораздо более скромную сумму чем самый дешевый комплект. Но это еще не все. Можно еще часть оборудования оставить «на потом» или вообще обойтись без него.

Без чего можно обойтись

Стоимость комплекта солнечных батарей на 1 кВт в сутки — более тысячи долларов. Немалые вложения. Поневоле задумаешься, а стоит ли оно того и каков же будет срок окупаемости. При нынешних тарифах ждать пока отобьются свои деньги придется не один год. Но можно затраты уменьшить. Не за счет качества, но за счет незначительного снижения комфортности эксплуатации системы и за счет разумного подхода к подбору ее компонентов.

Итак, если бюджет ограничен, можно обойтись несколькими солнечными панелями и аккумуляторными батареями, емкость которых на 20-25% выше максимального заряда солнечных панелей. Для мониторинга состояния купите автомобильные часы, которые еще измеряют напряжение. Это избавит вас от необходимости несколько раз в день измерять заряд на АКБ. Вместо этого вам надо будет время от времени смотреть на показания часов. Для старта это все. В дальнейшем можно докупать солнечные батареи для дома, увеличивать количество АКБ. При желании, можно купить инвертор.

Определяемся с размерами и количеством фотоэлементов

В хороших солнечных батареях на 12 вольт должно быть 36 элементов, на 24 вольта — 72 фотоэлемента. Это количество оптимально. При меньшем числе фотоэлементов вы никогда не получите заявленный ток. И это — лучший из вариантов.

Не стоит покупать сдвоенные солнечные панели — по 72 и 144 элемента соответственно. Во-первых, они очень большие, что неудобно при перевозке. Во-вторых, при аномально низких температурах, которые у нас периодически случаются, они первыми выходят из строя. Дело в том, что ламинирующая пленка при морозах сильно уменьшается в размерах. На больших панелях из-за большого натяжения она отслаивается или даже рвется. Теряется прозрачность, катастрофически падает производительность. Панель идет в ремонт.

Второй фактор. На больших по размерам панелях должна быть больше толщина корпуса и стекла. Ведь увеличивается парусность и снеговые нагрузки. Но далеко не всегда это делают, так как значительно возрастает цена. Если вы видите сдвоенную панель, а цена на нее ниже, чем на две «обычных», лучше ищите что-то другое.

Еще раз: лучший выбор — солнечная панель для дома на 12 вольт, состоящая из 36 фотоэлементов. Это оптимальный вариант, проверенный практикой.

Технические характеристики: на что обратить внимание

В сертифицированных солнечных батареях всегда указывается рабочий ток и напряжение, а также напряжение холостого хода и ток КЗ. При этом стоит учесть, что все параметры обычно указываются для температуры +25°C. В солнечный день на крыше батарея разогревается до температур, значительно превышающих эту цифру. Это объясняет наличие большего рабочего напряжения.

Также обратите внимание на напряжение холостого хода. В нормальных батареях оно порядка 22 В. И все бы ничего, но если проводить работы на оборудовании не отключив солнечные батареи, напряжение холостого ходы выведет из строя инвертор или другую подключенную технику, не рассчитанную на подобный вольтаж. Потому при любых работах — переключении проводов, подключении/отключении аккумуляторов и т.д. и т.п — первое что вы должны сделать — отключить солнечные батареи (снять клеммы). Перебрав схему, их подключаете последними. Такой порядок действий сохранит вам много нервов (и денег).

Корпус и стекло

Солнечные батареи для дома имеют алюминиевый корпус. Этот металл не корродирует, при достаточной прочности имеет небольшую массу. Нормальный корпус должен быть собран из профиля, в котором присутствуют, как минимум, два ребра жесткости. К тому же стекло должно быть вставлено в специальный паз, а не закреплено сверху. Все это — признаки нормального качества.

Еще при выборе солнечной батареи обратите внимание на стекло. В нормальных батареях оно не гладкое, а текстурированное. На ощупь — шершавое, если провести ногтями, слышен шорох. К тому же должно иметь качественное покрытие, которое сводит к минимуму блики. Это означает что в нем не должно ничего отражаться. Если хоть под каким-то углом видны отражения окружающих предметов, лучше найдите другую панель.

Выбор сечения кабеля и тонкости электрического подключения

Подключать солнечные батареи для дома необходимо медным одножильным кабелем. Сечение жилы кабеля зависит от расстояния между модулем и АКБ:

расстояние менее 10 метров:
- 1,5 мм2 на одну солнечную батарею мощностью 100 Вт;
- на две батареи — 2,5 мм2;
- три батареи — 4,0 мм2;
расстояние больше 10 метров:
- для подключения одной панели берем 2,5 мм2;
- двух — 4,0 мм2;
- трех — 6,0 мм2.

Можно брать сечение больше, но не меньше (будут большие потери, а оно нам не надо). При покупке проводов, обратите внимание на фактическое сечение, так как сегодня заявленные размеры очень часто не соответствуют действительным. Для проверки придется измерять диаметр и считать сечение (как это делать, прочесть можно ).

При сборе системы можно плюсы солнечных батарей провести используя многожильный кабель подходящего сечения, а для минуса использовать один толстый. Перед подключением к аккумуляторам все «плюсы» пропускаем через диоды или диодные сборки с общим катодом. Это предотвращает возможность замыкания аккумулятора (может вызвать возгорание) при замыкании или обрыве проводов между батареями и аккумулятором.

Диоды используют типа SBL2040CT, PBYR040CT. Если такие на нашли, можно снять со старых блоков питания персональных компьютеров. Там обычно стоят SBL3040 или подобные. Пропускать через диоды желательно. Не забудьте что они сильно греются, так что монтировать их надо на радиаторе (можно на едином).

Еще в системе необходим блок предохранителей. По одному на каждого потребителя. Всю нагрузку подключаем через этот блок. Во-первых, система так безопаснее. Во-вторых, при возникновении проблем, проще определить ее источник (по сгоревшему предохранителю).