Коэффициент полезного действия солнечных батарей. Солнечные панели с высоким кпд. Технические характеристики: на что обратить внимание

Доброго времени всем!

Приобретая новую технику - многие спешат выкинуть старую, и ноутбуки здесь не исключение . На мой взгляд, торопиться выкинуть не стоит, ведь технику можно использовать в другом качестве (многие просто не представляют как).

Собственно, в этой статье хотел рассмотреть, что можно сделать конкретно со старым ноутбуком (даже в тех случаях, когда он у вас сломан). Думаю, заметка будет весьма полезна для многих пользователей.

Примечание!

Возможно, вам пригодится статья о том, как можно быстро оценить производительность ноутбука (вполне может быть, что он у вас не такой уж старый? ) -

И так, теперь ближе к теме...

Ремарка: как ноутбуку можно дать вторую жизнь (ускорить его)

Многие пользователи недооценивают производительность своих старых устройств. Но я вам скажу, что при некотором усилии и относительно небольших финансовых затратах - можно существенно ускорить работу старого ноутбука. Приведу кратко то, что сможет выполнить большинство пользователей.

1) Увеличить оперативную память

В большинстве старых ноутбуков установлено 1-2-3 ГБ ОЗУ, что для многих современных программ просто недостаточно. В то же время, нет большой проблемы докупить планку ОЗУ (тем более, ее можно взять с другого такого же старого ноутбука или купить в китайском онлайн-магазине за "копейки").

В помощь! Китайские онлайн магазины на русском с самыми дешевыми ценами:

2) Установить SSD накопитель

Шутка ли сказать, но после перехода на SSD - многие не узнают свои старые компьютеры. Например, загрузка Windows происходит за 7-10 сек., программы запускаются моментально, скорость считывания/записи становится раза в 3-5 выше, чем была ранее! (см. скрин ниже со скриншотами тестов)

Причем, SSD накопитель можно установить, не вынимая старый HDD (т.е. все данные с которыми вы работаете - останутся при вас).

Темы с выбором и подключением SSD достаточно обширные, поэтому, в этой статье приведу ссылки на свои прошлые заметки.

Статьи в помощь:

1. Как подключить 2 диска к ноутбуку (HDD+HDD или HDD+SSD накопитель) -

2. Как перенести Windows с жесткого диска (HDD) на SSD накопитель на ноутбуке (без переустановки Windows) - всего за 3 шага! -

3) Оптимизировать систему (переустановить ОС Windows)

Думаю, многие не раз сталкивались с тем, что примерно сопоставимые по характеристикам железа ПК/ноутбуки - работают по-разному: на одном приятно работать, а другой хочется разбить . Происходит это часто из-за не оптимизированной Windows (либо каких-то ошибок, большого количества программ в автозагрузке, "мусора", который многие не чистят годами).

1. Как оптимизировать и ускорить Windows 7? Надоела долгая загрузка системы и её медленная работа -

2. Оптимизация Windows 10 для повышения производительности компьютера -

4) Почистить ноутбук от пыли (заменить термопасту)

Сама по себе пыль - не причина тормозов. Дело тут в том, что она забивает вентиляционные отверстия, ухудшая теплообмен. В результате нагретый воздух из ноутбука начинает медленнее выходить, что приводит к повышению температуры.

Ну а далее, при достижении определенных значений, процессор начинает замедлять свою работу (т.е. снижать производительность). Делает это он для нормализации температуры. Если температура продолжит расти - то ноутбук просто выключиться (сработает авто-защита).

В помощь:

1) Как почистить ноутбук от пыли: самому в домашних условиях -

2) Греется ноутбук: что делать? Температура все время высокая: 85°C+ -

5) Для части задач можно использовать облачные сервисы

Ну и последний совет. Сейчас набирают популярность различные облачные сервисы, заменяя собой множество программ. Скажем, сегодня чтобы нарисовать или отредактировать картинку, фото - не обязательно иметь граф. редактор. Достаточно знать нужный адрес в сети .

Несколько онлайн-сервисов:

Вариант 1: использовать как печатную машинку, видео-глазок или как "походный" девайс

Вы много печатаете? Часто ли куда-то ездите (например, на дачу, в поход и пр.), где не помешал бы ноутбук (но при этом, есть определенный риск вещь испортить)? В этих случаях вполне можно брать старый ноутбук с собой, и не боясь, использовать его.

Также его можно отдать детям - для первого знакомства с техникой и обучения. Вполне себе вариант!

Кроме того, есть еще один интересный вариант - приспособить ноутбук для видеонаблюдения . Например, сейчас в можно приобрести мини-камеры (глазки) и установить их по периметру дачи, повесить на площадке, перед дверью и пр. Вариантов масса. И на ноутбуке можете вести видеозапись, кто у вас бывает, и что делает в ваше отсутствие.

Ноутбук в качестве экрана видео-глазка

Вариант 2: можно раздавать Wi-Fi сеть (например, создать точку доступа на даче)

Если у вас малый радиус действия Wi-Fi (или вообще нет сети Wi-Fi, например, на той же даче) - то можно создать доп. точку доступа с помощью старого ноутбука. Для этого всего лишь нужно подключить его к интернету (например, с помощью 3G/4G интернета) и раздать его по Wi-Fi всем устройствам, которые будут находится в радиусе работы сети.

Причем, отмечу, что сейчас для раздачи Wi-Fi существуют (которые сами автоматически настроят Windows под эту задачу). Вам же, нужно лишь их запустить и задать имя сети и пароль для подключения (скрин одной из таких программ представлен ниже).

У меня на блоге также есть инструкция по тому, как раздать Wi-Fi с ноутбука [годится для ОС Windows 7, 8, 10] -

Вариант 3: файл-сервер в локальной сети (для складирования файлов, фильмов, фото)

Скажите, вам бы не хотелось объединить свои домашние ПК, ноутбуки в одну локальную сеть? Представьте, на старом ноутбуке можно было бы организовать файловое хранилище: складировать на нем коллекции музыки, фильмов, программ и пр. добра. Причем, получать доступ к нему можно с любого компьютера в локальной сети!

На самом деле это довольно удобно. Например, можно быстро перекинуть файл с одного ПК на другой (без необходимости таскать флешки туда-сюда), нет нужды загружать одно и то же на каждый ПК в локальной сети, и т.д.

Вообще, чтобы расшарить папку (т.е. сделать ее доступной для всех пользователей сети), достаточно открыть ее свойства , во вкладке "Доступ" щелкнуть по кнопке "Общий доступ" , дать группе "Все" разрешение на чтение (или запись; или на то и другое). См. пару скринов ниже.

Но есть одно "НО". У вас все будет работать, если у вас настроена локальная сеть. Процесс ее настройки достаточно обширен, поэтому ниже приведу пару ссылок, которые помогут вам это сделать...

Ноутбук и ПК подключены к Wi-Fi роутеру: как передавать между ними файлы, сделать общедоступную папку или диск -

Как создать и настроить локальную сеть между двумя компьютерами -

Вариант 4: используем для старых игр (ностальгия )

У большинства людей рано или поздно пробуждается одно чувство, зовущееся ностальгией (это когда появляются приятные воспоминания о старых играх, в которых вы хорошо проводили время). Причем, со временем, это чувство может усиливаться - и вы вдруг загрузите старую игру, установите и бах..., а она на новом ПК не работает...

Heroes of Might and Magic III - популярнейшая пошаговая стратегия (к сожалению, время неумолимо идет вперед...)

Конечно, часть старых игр удается с помощью различных "хитрых" методов запустить на новом компьютере, но не все . И вот тут, "старый" друг бы точно не помешал! Скажу даже более, многие любители спец. покупают себе старые ноутбуки с рук, чтобы использовать их под раритетные игры.

Инструкция!

Как запустить старую игру на новом компьютере -

Вообще, ноутбук вещь компактная, много места на полке не займет - его вполне можно аккуратно запаковать в коробку и положить в "пыльный" угол на дальнейшие 3-5 (и более) лет. И через какое-то время вы будете благодарны себе, что сохранили его!

Вариант 5: вынимаем жесткий диск и используем его дальше (например, как внешний накопитель)

Ну и последний вариант, особенно пригодится для тех ноутбуков, которые уже даже не включаются (возможно, часть железа просто разбита...). Многие пользователи не догадываются, что старый жесткий диск можно вынуть из ноутбука, и подключить его к компьютеру, либо вообще сделать из него внешний жесткий диск! Места, ведь, никогда много не бывает! (на нем можно хранить те же )

Вариант 1: подключение к ПК

Для начала диск необходимо вынуть из корпуса ноутбука. Как правило, для быстрого доступа к диску и ОЗУ - на ноутбуках предусмотрена спец. небольшая защитная крышка (благодаря ее наличию нет необходимости разбирать всё устройство до винтика).

Кстати, перед разборкой ноутбука: выключите его, отключите от него все кабели и провода, отсоедините аккумулятор.

Жесткий диск в ноутбуках, как правило, "спрятан" за небольшой крышкой (см. стрелку 2). Не забудьте перед этим отсоединить аккумулятор (стрелка-1)!

Жесткий диск (1) и оперативная память (2)

После того, как извлечете диск - его можно без особых трудностей подключить к ПК, как и обычный жесткий диск (порты на нем полностью совместимы). Кстати, например, можно вместо дисковода CD/DVD дисков подключить второй HDD. См. пару фото ниже.

Инструкции в помощь:

Как подключить жесткий диск от ноутбука к компьютеру -

Как подключить второй жесткий диск к компьютеру -

Вариант 2: делаем из старого диска внешний накопитель, подключаемый к USB

Для этого вам понадобиться приобрести специальный бокс (коробку), в которую вы вставите жесткий диск. Далее эту "коробку" можно будет использовать как внешний накопитель, подключаемый к USB-порту компьютера или ноутбука (принцип работы как с флешкой).

Приобрести такие боксы можно в любом компьютерном магазине (например, в тех же ).

Важно! Только имейте ввиду, что такие боксы выпускаются для разных дисков (Sata, IDE, под 3,5 и 2, 5 дюйма и пр.). Т.е. перед покупкой хотя бы просмотрите наклейку на диске (там эта информация указана. Также можно посмотреть тех. характеристики по модели диска) .

Если у вас есть некоторый опыт пайки, и вы немного разбираетесь в железках - то можно разобрать старый ноутбук, отключить от него монитор и подключить его к ПК (другому ноутбуку). Будет работать как обычный внешний монитор. Тоже неплохо.

На худой конец можно кому-нибудь подарить или продать за символическую цену. Например, у меня знакомый занимается ремонтом подобной техники и ненужные железки я отдаю ему (а то у самого уже все полки завалены ) . Зато если мне понадобиться ремонт - мне всегда готовы быстро и практически бесплатно его выполнить... С вашим домом тоже наверняка есть ремонтные мастерские, многие из них будут рады такому подарку (и возможно даже заплатят вам) ...

Всего доброго!

О базовой станции на солнечных батареях. Оговорка состояла в том, что срок окупаемости системы питания на солнечных панелях - 2-3 года. Я по роду деятельности занимаюсь монтажом и наладкой систем альтернативных источников энергии и, как мне видится, авторы статей на данную тематику занижают время, в течении которого система полностью окупается, причем в несколько раз.

Не претендую на абсолютную точность, но цифры берутся не с потолка, а с конкретного объекта, на котором делали бригадой монтаж – Симферопольский производственно-складской комплекс «Мяско». В расчеты включены основные самые затратные статьи.

Данный завод уже имел на момент начала наших работ ферму на 300+ панелей, собранных по модульной системе. Мы добавляли еще шесть контуров по двадцать панелей. (Контур – объединение определенного количества панелей в один источник энергии, таким образом набирается контур нужного для инвертора напряжения).

Сухие расчеты

Теперь немного к цифрам, все расчеты ведутся с стоимостью доставки в Крым с территории Германии.


Итого:
Ферма в 120 панелей обходится в 59.000 долларов. В эти расчеты еще не включена оплата труда проектировщику, инженеру и монтажникам. В сумме все выльется в бюджет, стремящийся к 65.000$.

Фактическая выработка электроэнергии

Теоретически, в идеальных условиях, одна панель должна выдавать примерно 220-230Вт в час (в пересчете на привычные нам 220 вольт). Ниже представлены графики, которые ведет блок управления в инверторе, мониторить их можно удаленно.

Солнечный день :

Переменная облачность :

Месячный график :

В последнем графике следует учесть, что два дня система выключалась на время, а три первых дня месяца и два последних отсутствуют.

В стабильно солнечный летний месяц, с продолжительным световым днем, такая ферма выдаст максимум 4500-4700кВт*ч. Зная эти цифры, можно подсчитать рентабельность системы, учитывая тарифы на электроэнергию.

При этом нужно учесть, что ферма собрана без аккумуляторов, их наличие увеличило бы общую стоимость системы, время окупаемости, соответственно, тоже.

Таким образом, у меня никак не получается выйти на окупаемость в 2-3 года. 10 лет - более-менее реальный срок.

Кристаллическая решетка перовскита CH3NH3PbI3

Wikimedia Commons

Американские исследователи показали, что в солнечных элементах на основе перовскитов носители заряда, обладающие избыточной энергией, способны преодолевать значительное расстояние, прежде чем рассеют ее в виде тепла. Это означает, что реализовать фотоэлектрические элементы на горячих носителях, для которых теоретический предел КПД вдвое выше, чем у обычных кремниевых, на практике вполне возможно. Исследование опубликовано в журнале Science .

В самых распространенных на сегодняшний день солнечных элементах, использующих в качестве полупроводника кремний, теоретически возможный коэффициент полезного действия едва превышает 30 процентов. Это связано с тем, что кремниевые элементы способны использовать спектр солнечного света только частично. Фотоны, обладающие энергией ниже пороговой, просто не поглощаются, а обладающие слишком высокой приводят к образованию в фотоэлементе так называемых горячих носителей заряда (например, электронов). Время жизни последних составляет около пикосекунды (10 -12 секунды), потом они «остывают», то есть рассеивают избыточную энергию в виде тепла. Если бы горячие носители удавалось собирать, это повысило бы теоретический предел КПД до 66 процентов, то есть вдвое. Несмотря на то что в некоторых экспериментах небольшое сохранение энергии удавалось наблюдать , элементы на горячих носителях пока остаются скорее гипотетическими.

Ученые из Университета Пердью и Национальной лаборатории возобновляемой энергетики (США) внесли вклад в изучение нового перспективного класса фотоэлектрических элементов на основе перовскитов и продемонстрировали, что в таких элементах горячие носители не только обладают повышенным временем жизни (до 100 пикосекунд), но и способны «пробегать» значительные дистанции в несколько сотен нанометров (что сопоставимо с толщиной слоя полупроводника).

Металлорганические перовскиты получили свое название благодаря кристаллической структуре. Она по сути повторяет структуру природного минерала - перовскита, или титаната кальция. Химически они представляют собой смешанные галогениды свинца и органических катионов. Авторы работы использовали распространенный перовскит на основе иодида свинца и метиламмония. Исходя из того, что в перовскитах время жизни горячих носителей существенно увеличено по сравнению с другими полупроводниками, авторы решили выяснить, на какое расстояние могут переноситься горячие носители за время их остывания. С использованием ультраскоростной микроскопии исследователям удалось непосредственно пронаблюдать транспорт горячих носителей в тонких пленках перовскита с высоким пространственным и временным разрешением.

Транспорт горячих носителей в полупроводнике в течение первой пикосекунды после возбуждения

Guo et al / Science 2017

Оказалось, что медленное остывание в перовскитах сопряжено с дальностью пробега, которая составила до 600 нанометров. Это означает, что носители заряда с избыточной энергией теоретически способны преодолевать слой полупроводника и достигать электрода, то есть их возможно собирать (правда, как это реализовать технически, авторы работы не обсуждают). Таким образом, солнечные элементы на горячих носителях, возможно, удастся воплотить в жизнь, взяв за основу перовскиты.

К настоящему времени максимальный КПД, доходящий до 46%, был зарегистрирован для многослойных многокомпонентных фотоэлектрических элементов, в состав которых входит арсенид галлия, индий, германий со включениями фосфора. Такие полупроводники используют свет более эффективно, поглощая различные части спектра. Производство их очень дорого, поэтому такие элементы используются только в космической промышленности. Ранее мы писали также про элементы на основе теллурида кадмия, которые можно производить в виде гибких и тонких пленок. Несмотря на то, что общий вклад в производство электроэнергии солнечной энергетики пока не превышает 1%, темпы роста можно назвать взрывными. Особенно заинтересованы в использовании возобновляемой энергии солнца такие страны как Индия и Китай. Компания Google в конце 2016 года заявила, что в этом году собирается полностью перейти на возобновляемую энергетику.

В настоящее время в быту используются в основном кремниевые фотоэлементы, реальный КПД которых составляет 10–20 процентов. Элементы на основе перовскитов появились менее 10 лет назад и сразу вызвали к себе заслуженный интерес (о них мы уже писали ). КПД таких элементов быстро увеличивается и практически доведен до 25 процентов, что сопоставимо с лучшими образцами кремниевых фотоэлементов. К тому же они очень просты в производстве. Несмотря на технологический успех, физические принципы работы перовскитовых элементов относительно мало изучены, поэтому обсуждаемая работа ученых из США вносит важный вклад в фундаментальные основы фотовольтаики и, конечно, влечет за собой перспективу дальнейшего увеличения КПД солнечных элементов.

Дарья Спасская

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.

Современные исследователи, которые занимаются гелиосистемами, постоянно ведут между собой дискуссии о КПД солнечных батарей. Это один из главных критериев, на основании которого оцениваются их эффективность и уровень производительности. Поскольку затраты на преобразование энергии Солнца в электрическую у панелей по-прежнему велики, производители беспокоятся о том, как сделать их КПД выше.

Известно, что на 1м² площади элементов вырабатывается около 20% от общей мощности излучения Солнца, которое попадает на батарею. При этом речь идет о самых благоприятных условиях климата и погоды, которые бывают далеко не всегда. Следовательно, для увеличения показателя нужно установить много солнечных батарей. Это не всегда бывает удобно, да и по стоимости влетает в «копеечку». Поэтому нужно понимать, насколько целесообразно использование этих альтернативных источников энергии и какие перспективы имеются в дальнейшем.

Итак, КПД батареи - это количество реально вырабатываемого ею потенциала, обозначаемое в процентах. Для его вычисления необходимо мощность электрической энергии разделить на мощность энергии Солнца, попадающей на поверхность солнечных панелей.

Сейчас этот показатель находится в пределах от 12 до 25%. Хотя на практике, учитывая погодные и климатические условия, он не поднимается выше 15. Причиной тому являются материалы, из которых производят солнечные аккумуляторы. Кремний, который представляет собой основное «сырье» для их изготовления, не обладает способностью поглощения УФ-спектра и может работать только с инфракрасным излучением. К сожалению, из-за такого недостатка мы теряем энергию УФ-спектра и не применяем ее с пользой.

Взаимосвязь КПД с материалами и технологиями

Как работают солнечные батареи? По принципу свойств полупроводников. Свет, который падает на них, производит выбивание своими частицами электронов, находящихся на внешней орбите атомов. Большое количество электронов создает потенциал электрического тока - при замкнутых условиях цепи.

Чтобы обеспечить нормальный показатель мощности, одного модуля будет мало. Чем больше панелей, тем эффективней работа радиаторов, отдающих электроэнергию аккумуляторам, где она будет накапливаться. Именно по этой причине эффективность солнечных батарей зависит и от количества устанавливаемых модулей . Чем их больше, тем больше энергии Солнца они поглощают, а показатель мощности у них становится на порядок выше.

Можно ли повысить КПД батареи? Такие попытки были предприняты их создателями, и не один раз. Выходом из положения в будущем может стать производство элементов, состоящих из нескольких материалов и их слоев. Материалы следуют таким образом, чтобы модули могли вбирать в себя разные типы энергии.

Например, если одно вещество работает с УФ-спектром, а другое - с инфракрасным, КПД солнечных батарей в разы повышается. Если мыслить на уровне теории, то наивысшим коэффициентом полезного действия может стать показатель около 90%.

Также на КПД любой гелиосистемы большое влияние оказывает и разновидность кремния. Его атомы можно получить несколькими путями, и все панели, исходя из этого, делятся на три разновидности:

• поликристаллы;
• элементы из .

Из монокристаллов производят солнечные батареи, КПД которых составляет около 20%. Они стоят дорого, так как эффективность у них самая высокая. Поликристаллы по стоимости гораздо ниже, так как в данном случае качество их работы напрямую зависит от чистоты кремния, используемого при их изготовлении.

Элементы, в основе которых находится аморфный кремний, стали основой для производства тонкопленочных . Технология их изготовления гораздо проще, стоимость ниже, но и КПД меньше - не более 6%. Они быстро изнашиваются. Поэтому для улучшения срока их службы в них добавляются селен, галлий, индий.

Как сделать работу солнечной панели максимально эффективной

Производительность любой гелиосистемы зависит от:

• температурных показателей;
• угла падения лучей Солнца;
• состояния поверхности (она всегда должна быть чистой);
• погодных условий;
• наличия или отсутствия тени.

Оптимальный угол падения лучей Солнца на панель - 90°, то есть прямой. Уже существуют гелиосистемы, оснащенные уникальными устройствами. Они позволяют следить за положением светила в пространстве. Когда положение Солнца по отношению к Земле изменяется, меняется и угол наклона гелиосистемы.

Постоянный нагрев элементов тоже не лучшим образом сказывается на их производительности. Когда энергия преобразуется, возникают ее серьезные потери. Поэтому между гелиосистемой и поверхностью, на которую она монтируется, всегда нужно оставлять небольшое пространство . Воздушные потоки, проходящие в нем, будут служить природным способом охлаждения.

Чистота солнечных батарей - тоже немаловажный фактор влияющий на их КПД. Если они сильно загрязнены, они собирают меньше света, а значит, их эффективность снижается.

Также и правильная установка играет большую роль. Нельзя при монтировании системы допускать, чтобы на нее падала тень. Лучшая сторона, на которой их рекомендуется устанавливать - южная.

Переходя к погодным условиям, можно заодно ответить на популярный вопрос о том, работают ли солнечные батареи в пасмурную погоду. Безусловно, работа их продолжается, потому что электромагнитное излучение, исходящее от Солнца, попадает на Землю во все времена года. Конечно, производительность панелей (КПД) будет значительно меньше, особенно в регионах с обилием дождливых и пасмурных дней в году. Другими словами, электроэнергию они вырабатывать будут, но в гораздо меньшем количестве, чем в регионах с солнечным и жарким климатом.

Немного о батареях-чемпионах по КПД

Рекордсменом по коэффициенту полезного действия в гелиосистемах на данный момент считаются немецкие батареи. Они созданы в Институте гелиоэнергетики им. Фраунгофера. В их основу положены фотоэлементы, состоящие из нескольких слоев. Компания «Сойтек» активно внедряет их в сферу широкого потребления, начиная уже с 2005 года.

Сами элементы - не более 4 мм толщиной, а солнечный свет фокусируется на их поверхности с помощью специальных линз. Благодаря им осуществляется преобразование световых частиц в электроэнергию, а КПД при этом составляет целых 47%.

Второе место заслуженно занимают панели, созданные путем применения фотоэлементов из трех слоев фирмы «Шарп» . Это тоже солнечные батареи с высоким КПД, хотя и немного меньше - 44%.

Три слоя представлены тремя веществами: фосфидом индия (галлия), арсенидом галлия и арсенидом индия (галлия). Между ними располагается диэлектрическая прослойка, применяемая для того, чтобы получить туннельный эффект. Что касается фокусировки света, ее получают путем применения известной линзы Френеля. Концентрация света достигается до уровня в 302 раза, а далее попадает в трехслойный полупроводниковый преобразователь.

Безусловно, подобный рекорд КПД едва ли может быть доступен широкому кругу потребителей. Кстати, Илон Маск, известный американский миллиардер, является владельцем компании «Солар Сити» . Не так давно, в 2015 году, компания Маска разработала именно «потребительский» вариант солнечных батарей с коэффициентом полезного действия, превышающим 22%.

Разработки и многочисленные лабораторные опыты проводятся и по сей день. Можно быть уверенными в том, что такие технологии имеют большое будущее - в качестве экологичного альтернативного источника энергии.