В России разработана новая технология производства гибких солнечных батарей

Основные виды

Российские компании производят различные варианты солнечный батарей, которые имеют различное целевое предназначение и различаются по типу используемой технологии и материалов.

Производство солнечных батарей в России основано на выпуске двух типов модулей:

1. автономные – для обеспечения энергией жилых помещений, функционирования различных приборов и подзарядки аккумуляторных батарей;

2. сетевые – для электроснабжения крупных промышленных объектов.

Также солнечные панели можно разделить на виды, в зависимости от материалов конструкции и технологии изготовления:

• Кремниевые – являются самыми востребованными и распространенными. Они отличаются длительным сроком службы, нетребовательностью к техобслуживанию и быстрой окупаемостью. Панели этого типа могут изготовляться из монокристаллов, поликристаллов или аморфного кремния.

• Тонкопленочные – основаны на инновационных технологиях производства и нано материалах. Главное их преимущество – это гибкость, легкость и полупрозрачность, что открывает широкие возможности для их установки и использования, например, такие панели можно размещать даже на окнах. Кроме того, они просты в обслуживании, отличаются длительным сроком эксплуатации и хорошей окупаемостью. Изготовляются такие панели из теллурида кадмия, селенида меди-индии или органических полупроводников.

Тонкопленочные элементы на основе теллурида кадмия

Разработка солнечных элементов на базе теллурида кадмия (CdTe) стартовала 1970е годы прошлого столетия. Их планировалось использовать в космической отрасли. Побочным продуктом широкого потребления стали малогабаритные солнечные источники для калькуляторов.

Хотя действующая технология предполагает напыление пленок материалов на стекло, мировой лидер в производстве батарей на теллуриде кадмия, американская компания FirstSolar сообщает об успешной разработке гибких элементов на полимерной основе. Это стадо возможным благодаря микронной толщине пленок и относительно невысокой (не превышает 200 градусов) температуре осаждения материалов.

Вследствие этого чуть ли не единственным производителем солнечных батарей на основе теллурида кадмия стала упомянутая выше FirstSolar. Тем не менее, ей принадлежит порядка 5% солнечных элементов. К сожалению, в силу известных причин российским покупателям эта продукция пока недоступна, но приобрести батареи FirstSolar совершенно легально можно на рынках стран ближнего зарубежья, например, в Украине и Казахстане.

Что касается стоимости таких панелей, при сравнимой с поликристаллическими кремниевыми эффективности, они дают практически аналогичную цену генерации – порядка 0.7 доллара за 1 Вт.

«рязанский завод металлокерамических приборов» («рзмк»)

Предприятие, работающее на рынке коммутационной аппаратуры, герконов, в том числе выпускает и солнечные модули с маркировкой RZMP и характеристиками:

• мощность: 105 – 275 Вт;
• напряжение: 16,9 – 31,27 В;
• КПД: 13 – 16,9 %;
• габариты: 1640х980 и 1490х670 мм, при толщине 36,0 мм;
• вес: 14,6 – 21,5 кг;
• стоимость: от 7500,00 до 16800,00 рублей.

«термотрон»

Производство расположено в Брянске и занимается выпуском уличных систем освещения на солнечных панелях. Российский производитель «Термотрон» также выпускает небольшие солнечные станции. Уличное освещение они поставляют с готовыми столбовыми опорами.

Солнечные станции носят название «ЭКОТЕРМ» и ориентированы на владельцев своих домов и загородных участков. Такие электростанции также используются на фермах, в сельских школах и других объектах, требующих автономного энергоснабжения.

Аморфные панели (элементы из аморфного кремния)

Аморфные гибкие солнечные панели создаются на базе элементов из аморфного кремния (a-Si). Такое название получил гидрид кремния, образующийся в результате распада силана или кремневодорода (SiH4) под воздействием электрического разряда.

Соединение превосходит кристаллический кремний по коэффициенту поглощения – для полного поглощения солнечного излучения достаточно слоя толщиной 0.5-1 мкм по сравнению со 100-300 мкм для кремниевых кристаллов.

Кроме того, достаточно низкая температура осаждения (порядка 150оС) позволяет формировать пленки необходимой для фотовольтатики толщины не только на металлической или стеклянной, но и на полимерной основе, причем сделать этот процесс непрерывным.

Еще одно достоинство технологии – дешевизна сырья, поскольку для получения кремневодорода не требуется высокая степень очистки кремния. Это позволяет использовать в производстве отходы предприятий металлургической отрасли, поступающие на утилизацию кремниевые солнечные батареи и другие дешевые источники.

Из серьезных недостатков технологии следует выделить:

1. Ускоренную деградацию пленок под воздействием ультрафиолета и высокой температуры, что снижает срок службы панелей до 3-5 лет. Бороться с ним можно применением защищающих от УФИ ламинирующих пленок и применение в конструкции эффективных теплоотводов.
2. Относительно низкий по сравнению с кристаллическим кремнием коэффициент конверсии, что снижает КПД батареи в целом и требует значительного увеличения площади панелей для обеспечения необходимой потребителям мощности генерации. В настоящий момент единственный путь повышения эффективности – совершенствование технологий.

Арсенид-галлиевые гибкие солнечные батареи

Арсенид галлия (GaAs) фактически является идеальным полупроводником для фотовольтатики. В результате гелиоэлементы на его основе демонстрируют самый высокий из достигнутых на настоящий момент КПД преобразования – до 44% (порядка 30% у серийно выпускаемых), что значительно превышает показатели лучших кремниевых образцов. На его основе выпускают солнечные модули для нужд космоса и мощных концентраторных электростанций.

Для стабильного фотоэффекта при максимальном поглощении солнечного излучения достаточно пленки полупроводника порядка 2-3 микрон, что позволяет создавать модули на гибкой основе, например, алюминиевой фольге. Перенести и закрепить такую конструкцию на полимерной пленке труда не составляет.

Еще одно достоинство использования GaAs – возможность создания многослойных пленок из нескольких материалов, что позволяет повысить эффективность использования невидимых частей спектра.

В настоящее время производители предпринимают целый ряд мер, направленных, прежде всего, на удешевление конечной продукции.

• Уменьшение толщины полупроводниковой пленки. Так, еще в 2022 г. Solar Devices достигла при толщине пленки в 1 мкм эффективности преобразования в 27.6% (подтверждено американской Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии).
• Создание многослойных структур. На сегодня наиболее перспективным выглядит использование пленки со слоями германия, арсенида галлия и фосфида галлия-индия (толщина каждого слоя менее 1 мкм).

Однако в настоящее время ни один производитель не выпускает гибкие арсенид-галлиевые панели в промышленных объемах, а регулярно представляемые образцы коммерческого значения не имеют.

В россии разработана новая технология производства гибких солнечных батарей

Виды и свойства гибких солнечных панелей

Сегодня разрабатываются и выпускаются несколько принципиально разных видов гибких солнечных батарей. Они отличаются используемыми материалами и технологиями, что, в свою очередь определяет как характеристики, так и особенности монтажа и эксплуатации.

Вопросы и ответы

Выбор технологии

Сложным этапом стал выбор способа производства модулей. Десять лет назад существовало две базовые технологии: кристаллическая и тонкопленочная.

Гибкие солнечные батареи и жесткие конструкции – разница в технологиях и характеристиках

В сфере солнечных панелей наметилась жесткая конкуренция между:

• С одной стороны – традиционными поликристаллическими и монокристаллическими батареями в исполнении на жесткой раме;
• С другой – гибкими панелями на базе аморфного кремния, полиморфными и полимерными солнечными элементами.

У каждой из групп есть собственные достоинства и недостатки.

Жесткие моно- и поликристаллические кремниевые батареи с 30% и 53% рынка соответственно, пока, безусловно, лидируют. Для такого положения дел есть веские основания:

Именно по этой причине спрос на моно-/поликристаллические солнечные батареи продолжает расти, заинтересованность в них частных покупателей уже практически достигла уровня покупок предприятиями.

Взрывной рост этого спроса сдерживают несколько факторов:

Свои особенности есть и у каждой из разновидностей гибких панелей.

Достоинства и недостатки аморфных гибких панелей

Электрофизические свойства полупроводниковой пленки из аморфного кремния и технология производства определили достоинства гибких аморфных солнечных батарей:

Зао «телеком-ств»

Российская компания ЗАО «Телеком-СТВ» находится в Зеленограде. Стоимость панелей в среднем составляет около 6 тысяч рублей за панель мощностью 100 ватт. Это дешевле немецких аналогов примерно на треть. Заявленный КПД составляет около 20 процентов. На этом производстве используется технология выпуска пластин кремния и создания панелей на их основе.

Один из наиболее популярных продуктов компании имеет в названии ТСМ. Маркировка различных моделей зависит от ёмкости, значения которой лежат в интервале 15─230 ватт. К примеру, ТСМ-110А – это панель мощностью 115 ватт. Солнечные панели в основном выпускаются из монокристаллических фотоэлементов, но также используются и поликристаллы.

Импортные производители солнечных панелей

Зарубежными конкурентами отечественных производителей в сегменте солнечных панелей и модулей являются:

Китайские компании:

1. «Yingli Green Energy» — одна из старейших компаний, работающих на рынке использования солнечнойэнергии;
2. «Trina Solar» — выпускает наиболее дешевую продукцию;
3. «Suntech Power Ко» — один из крупнейших производителей в мире;
4. «JA Solar Holdings Co., Ltd» — один из крупнейших мировых производителей высококачественных продуктов солнечной энергетики;
5. «Jinko Solar» — выпускает высокопроизводительные поликристаллические модули.

И еще целый ряд компаний различных по мощности и количеству выпускаемой продукции.

Компании из США:

1. «First Solar» — выпускает только тонкопленочные панели;
2. «Sun Power» — одним из направлений деятельности этой компании является производство солнечных модулей.

Компании из Японии:

1. «Sanyo» — первая компания, принявшая соглашение об ответственности производителей солнечных батарей;
2. «Kyocera Solar» — выпускаемые агрегаты не нуждаются в дополнительном обслуживании. Надежность работы гарантирована производителем.

Немецкая «Sharp» — качественный продукт этой компании завоевал отечественный рынок.

Канадская компания «Canadian Solar» выпускает широкий ассортимент продукции, имеет производственные мощности в Канаде и Китае.

Норвежская компания «Renewable Energy Corporation» производит поликристаллический кремний и пластины на его основе. Производство переведено в Сингапур.

Как видно из перечня, наибольшее количество компаний, занимающихся производством солнечных панелей, находится в Китае. Это обусловлено более низкой себестоимостью продукции, выпускаемой в этой стране, что соответственно повышает ее конкурентоспособность.

Как в чувашии появилось свое солнце

Десять лет назад в солнечную энергетику в России никто не верил. Но это было лишь одной из проблем. «Для запуска производства не было ни научной базы, ни нормативного регулирования, ни собственных технологий, ни готовой инженерной инфраструктуры и соответствующих технических регламентов», — вспоминает Игорь.

Начали изучать зарубежный опыт, хотя и в мире на тот момент солнечная энергетика только начинала достигать значимых результатов в наземном сегменте. Лидерами рынка тогда были Германия и Китай. Аналогичные предприятия в других странах выглядели перспективно с точки зрения бизнеса, отрасль набирала обороты, несмотря на то, что стоимость кремния — основного сырья при производстве модулей — была высокой, а КПД солнечных батарей — относительно низким.

Мировые мощности на основе возобновляемых источников энергии росли (в 2005 году общемировой объем солнечной энергии составлял 4,5 ГВт, а в 2022 году — уже 65 ГВт), и это давало уверенность, что в будущем солнечная энергия сможет конкурировать с ископаемым топливом. Поэтому было принято решение открыть завод по производству солнечных батарей в России.

Как дела с альтернативной энергетикой в россии?

Гидроэлектростанции в России вырабатывают 15% всей электроэнергии, а остальные альтернативные источники имеют долю менее 1%. При этом у нас в стране есть довольно крупные производства солнечных панелей. На них выпускаются солнечные модули для различных устройств. Выпускаются одно и двухсторонние панели, складные, гибкие, тонкоплёночные.

В основном все российские производства солнечных батарей выпускают панели с КПД до 20%. Но некоторые фирмы в небольших объёмах выпускают солнечные модули с большим КПД. Подробнее о КПД солнечных батарей читайте по указанной ссылке. В большинстве случаев КПД выпускаемых на сегодняшний день панелей составляет 12─17 процентов.

Как рассредоточены производства

Наибольшее сосредоточение заводов солнечных панелей приходится на Москву и область. Здесь расположились производства «Квант», «Телеком-СТВ» и другие представители отрасли. Важные производственные объекты также находятся в Краснодаре и Чувашской Республике.

Клиенты и перспективы

Сегодня основной объем всех производимых «Хевел» солнечных модулей — порядка 70% — идет на строительство масштабных солнечных электростанций в России и Казахстане мощностью от 1 до 100 МВт. Еще около 20% — на солнечные электростанции небольшой мощности 15–200 кВт, которые снижают расходы на электроэнергию для бизнеса, инфраструктурных и промышленных объектов, а также в сельском хозяйстве.

Так, в 2022 году «Хевел» заключил соглашение о строительстве солнечной электростанции «Нура» мощностью 100 МВт в Казахстане. В этом же году шведской компании, занимающейся занимающаяся монтажом и обслуживанием энергоустановок для частных домов, «Хевел» поставил партию солнечных панелей.

В России также начались продажи солнечных батарей для частных домов. Этот рынок весьма перспективен: за последний год мощность солнечной генерации выросла на треть. Пока модули покупают в основном жители Краснодарского края (четверть общего объема продаж).

Этому способствует высокий уровень инсоляции, большое количество частных домов в регионе и высокая стоимость подключения к энергосетям. На втором месте идет Челябинская область, на третьем — Москва и Московская область (12,8% и 11,7% соответственно).

Говоря о дальнейших планах, Игорь отмечает, что на первом месте стоит наращивание доли экспорта и развитие розничного рынка. По его словам, несмотря на изменившееся отношение к солнечной энергетике, стереотипы о том, что «в России солнца нет», до сих пор популярны.

«Многие не верят в эффективность применения технологии, пока не увидят, как это работает у соседа или партнера по бизнесу, — вспоминает Шахрай. — В 2022 году одна из наших первых поездок была в Республику Алтай, где руководство региона помогло с организацией встречи с представителями муниципальных коммунальных служб.

Мы рассказывали им о сфере применения солнечной энергетики в ЖКХ, приводили примеры экономии средств. Реакция была, мягко говоря, критичной. Но спустя два года, в 2022-м, вводится в эксплуатацию первая в России сетевая солнечная электростанция в Кош-Агаче».

В «Хевел» рассчитывают, что распространению солнечных модулей в частных домах будет способствовать закон о микрогенерации. Он не только облегчит установку солнечных батарей, но и позволит владельцам продавать излишки энергии на розничном рынке, при этом полученная прибыль не будет облагаться налогом как минимум до 2029 года.

Компания «хевел»

ООО «Хевел» г. Новочебоксарск, Республика Чувашия выпускает тонкопленочные панели, обладающие малой толщиной и оригинальным дизайном.

С 2022 года производство компании переформатировалось на выпуск гетеро-структурных солнечных модулей мощностью 300 Вт, с техническими показателями:

• напряжение: 38,9 – 43,2 В;
• габариты: 1656х991 мм.

Ранее в ассортимент компании вошли солнечные панели с маркировкой Hevel Solar HVL со следующими характеристиками:

1. мощность – 100 Вт;
2. номинальное напряжение – 12/24/48 В;
3. габариты: 1300х1100 мм, при толщине 6,8 мм;
4. вес – 26 кг;
5. стоимость – от 9000,00 рублей.

Крупные производители солнечных батарей в мире

От российских производителей перейдём к зарубежным и вкратце рассмотрим основные компании. Лидирующим государством по выпуску солнечных панелей является Китай. Причём такая ситуация наблюдается последние пару десятков лет. Следующие за Китаем страны расположились так:

И в заключение, перечень компаний, которые являются лидерами по выпуску кремниевых пластин для солнечных панелей:

• Dow Chemical Corporation (Южная Корея);
• Globe Metallurgian (США);
• Cia Brasileira Carbureto de Cal-cio (Бразилия);
• Eckart Gmbh and Co. (Германия);
• Sdad Espanola de Carburos Metalicos SA (Испания);
• Elkem A/S silicon Metal Division (Норвегия).

Микроморфные (полиморфные) панели

Одним из направлений развития технологий аморфных солнечных панелей стало производство полиморфных (другое название – микроморфных) модулей.

В таких изделиях фотовольтатическая пленка представляет собой многослойный пирог a-Si с особыми свойствами каждого из слоев. Так, например, предлагаемые компанией Solar Electro панели используют основной слой наноструктурированного аморфного кремния и дополнительный слой, выращенный по обычной технологии. Это позволило:

• уменьшить общую толщину пленки;
• обеспечить повышение эффективности преобразования в инфракрасной части спектра без потери коэффициента поглощения в видимой части;
• снизить на 20-25% скорость деградации.

Добиться этого удалось без значительного усложнения технологий осаждения и использовании в качестве сырья все того же кремневодорда (силана). В результате потребители получают возможность приобрести панели:

1. с подтвержденной эффективностью на уровне 9.6%;
2. с потерей мощности не более 10% после 10 лет эксплуатации и не более 20% при 25-летнем сроке;
3. с устойчивой генерацией с отклонением в пределах 10% от номинальной мощности в диапазоне температур от -10 до 85^оС.

Начать с нуля

Первые пять лет был большой дефицит кадров — российские вузы просто не готовили соответствующих специалистов. Не было инженеров, ресурсов, собственной научной базы. Энергетики приходили из «традиционных» отраслей — тепло-, гидро- и атомной энергетики.

Персонал в «Хевел» обучали самостоятельно — для этого были разработаны совместные программы обучения в Санкт-Петербургском Государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова (Ленина) и Чувашском государственном университете.

После пуска завода стало возможным привлекать заемные средства специализированных фондов — Фонда развитии промышленности и Фонда развития моногородов — на развитие и расширение объемов производства под низкий процент.

«Сегодня коммерческие банки спокойно кредитуют проекты по строительству солнечных электростанций, но еще восемь лет назад задача найти банк, который даже при гарантированной доходности предоставит финансирование строительства солнечного парка, казалась невыполнимой», — объясняет Игорь.

Сейчас в структуру «Хевел», кроме Новочебоксарского завода, входят также Санкт-Петербургский научно-технический центр тонкопленочных технологий в энергетике и девелоперское подразделение, которое занимается проектированием, возведением и эксплуатацией солнечных электростанций.

Новочебоксарск

• Hevel. Считается лидером в производстве солнечных батарей в России. На предприятии обеспечивается полный цикл производства и работает научно-технический центр, позволяющий разрабатывать собственные технологии повышения эффективности переработки солнечной энергии. Ежегодный объём производства — более 340 МВт гетероструктурных солнечных модулей и ячеек. Средний КПД элементов — 20%. Так же компания Hevel — лидер по строительству солнечных электростанций на заказ.

Нпп «квант»

Следующий российский производитель, предприятие НПП «Квант», одними из первых стали выпускать солнечные панели с двухсторонней чувствительностью. Они также использовали при производстве фотоэлементов монокристаллы арсенида галлия. Среди популярных, пользующихся спросом моделей можно назвать батарею Квант КСМ-180П (мощность 180─185 ватт, напряжение 36 вольт). Заявленный срок службы составляет 40 лет, а цена около 20 тысяч рублей.

Для заказа доступны панели с моно и поликристаллическими элементами. У монокристаллических модификаций удельная энергетическая характеристика выше, чем у поликристаллов (около 200 ватт на квадратный метр. кв. м.). Продукция «Квант» стоит немного дешевле импортных аналогов. И также отмечается, что в течение срока службы панелей наблюдается небольшое снижение КПД.

Ооо «солнечный ветер»

Краснодарское предприятие выпускает панели на основе монокристаллического кремния.

• Мощность: от 5,0 до 200 Вт;
• Напряжение: 12/20/24 В;
• КПД: от 12 до 20 %.

Из приведенных выше параметров и характеристик видно, что отечественные производители солнечных батарей успешно работают на рынке по производству техники, связанной с получением электрической энергии из возобновляемых источников.

Опрос

Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Этим вы поможете развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.

Органические (полимерные) гибкие солнечные элементы

Полимерные гибкие солнечные панели создаются на основе тонких (менее 100 нм) пленок из фуллеренов, образующих т.н. «полимерный полупроводник». В результате стало возможным производство сверхтонких и сверхдешевых солнечных модулей, удельная стоимость генерации по прогнозам к 2023-2025 г составит порядка 0.16-0.2 доллара на 1 Вт.

Таким образом, желающие создать собственную солнечную электростанцию из гибких панелей должны уяснить несколько фактов:

1. Наиболее реальный вариант – аморфные или полиморфные кремниевые панели. В ближайшей перспективе (в течение 2-3 лет) интерес будут представлять полимерные модули.
2. Площадь необходима для обеспечения потребителей гибкими батареями больше, чем при использовании кристаллических кремниевых.
3. При этом выгода по стоимости генерации сохраняется и составляет до 50% от цены за 1 Вт в монокристаллах кремния, и до 25% – в поликристаллах.
4. Эффективность гибких аморфных панелей в рассеянном свете выше, чем жестких кремниевых батарей, поэтому их выгоднее применять в Средней полосе и в северных регионах.

Отечественные производители солнечных панелей

Солнечная панель – это определенное количество кремниевых фото-ячеек, соединенных между собой и помещенных в единый корпус. Фото-ячейки бываю трех видов: из поликристаллов, монокристаллов и с напылением из кремния. Использование того или другого вида фото-ячеек влияет на КПД установки и ее стоимость.

На российском рынке независимых источников энергии прочное место заняли отечественные производители солнечных панелей. Рассмотрим некоторых из них.

Пао «сатурн»

Краснодарское предприятие выпускает панели на основе монокристаллического кремния и арсенид-галлиевые с германиевой подложкой. Условия эксплуатации аппаратов компании ПАО «Сатурн»: от сложных, в условиях нашей планеты, до возможности использования в космическом пространстве.

В ассортименте компании:

1. панель СБ КА «Спектр-Р» — на основе кремния;
2. панель СБ КА «Ресурс ДК» — на основе кремния;
3. панель СБ КА «ГЛОНАСС» — на основе кремния и арсенид-галлия;
4. панель СБ КА «Orbcomm» — на основе арсенид-галлия;
5. модули СБ КА.

Поколения аморфных солнечных панелей

Сегодня на рынке можно найти устройства уже трех поколений аморфных солнечных модулей.

• 1 поколение создавалось сразу после разработки технологий. Панели характеризовались невысоким коэффициентом преобразования менее 5% и сроком службы порядка 3-5 лет.
• 2 поколение представлено максимально широко (более 70% продаваемых аморфных панелей относятся именно к нему). Их КПД вырос до 8-9%, а срок эксплуатации продлен до 10 лет.
• 3 поколение – наиболее совершенные аморфные батареи. Значительные средства, инвестированные в разработку, позволили получить панели со сроком службы свыше 15 лет и коэффициентом конверсии на уровне 12%, что всего на 20-30% уступает серийным образцам поликристаллических батарей.

Преимущества солнечных батарей от российских компаний

Российские солнечные панели создаются с учетом специфики климатических условий. Они отличаются высокими техническими характеристиками и повышенной надежностью. Для их производства используется в основном особо прочное закаленное стекло, которое устанавливается в металлическую рамку для усиления конструкции и предотвращения деформации.

Главными преимуществами солнечных батарей, собранных на российских заводах, являются:

• наличие специального антибликового покрытия, которое способно повышать КПД (среднее значение КПД российских панелей составляет 17%);
• широкий диапазон температур от -50 и до 70 С;
• эффективная работа в условиях повышенной влажности, а также в условиях пасмурной и дождливой погоды;
• устойчивость к ударам и другим механическим повреждениям.

Среди основных недостатков солнечных моделей российского производства эксперты отмечают некоторые недочеты в качестве сборки, а также несколько ограниченный модельный ряд выпускаемой продукции.

Проблемы подсказывают решение

При запуске производства никаких аналогов в стране не было. Освоение отрасли «с нуля» привело к интеграции бизнес-процессов и расширению функционала.

«Мы не только производитель оборудования, но и инженерная компания, которая строит солнечные электростанции и небольшие объекты генерации, и обслуживающая организация, обеспечивающая их эффективную работу, и трейдеры, которые реализуют электроэнергию на оптовом рынке, и ученые, которые непрерывно работают над повышением эффективности и снижением себестоимости технологии, разрабатывают новые решения для расширения сферы применения солнечных элементов — в коммерческом и водном транспорте, сельском хозяйстве, авиационной и космической сферах», — рассказывает Игорь.

К совершенствованию технологий вынуждала и экономическая ситуация. Запуск завода совпал с обвалом на мировом рынке кремния. Это позволило предприятиям, выпускающим кристаллические модули, снизить цены, а заводы, работавшие по тонкопленочной технологии, стали закрываться.

Банкротство грозило и «Хевелу», но помогли инвестиции в собственный НИОКР и авторские разработки. Ученые завода предложили новую технологию на базе гетероперехода. КПД гетероструктурных модулей оказался в два раза больше тонкопленочных (до 23% против 12%).

Здесь возникла другая сложность: надо было сохранить оборудование и перепрофилировать его под выпуск новых моделей по иной технологии. От разработки лабораторного образца нового солнечного элемента до выпуска полноразмерного модуля на заводе прошел год.

Потребовалась незначительная модернизация технологической линии, большая часть оборудования была задействована в новом производстве. Его основу составляют плазмохимические реакторы, для которых в процессе модернизации были разработаны специальные паллеты, способные загружать отдельные пластины вместо цельного стекла, как это приходилось делать в рамках предыдущей технологии.

Сейчас новые модули входят в пятерку наиболее эффективных в мире. К преимуществам гетероструктурной технологии кроме высокого КПД относятся низкий температурный коэффициент (модули работают при температуре от -60 до 85 °С) и низкий уровень деградации (рабочий ресурс 25 лет).

Это позволяет увеличить выработку электроэнергии примерно на 15% в течение всего жизненного цикла по сравнению с классическими кремниевыми технологиями, а также сократить расходы на возведение солнечных электростанций за счет уменьшения количества строительных конструкций и вспомогательного оборудования.

Для европейских компаний из сегмента BIPV (Building Integrated Photovoltaics) и VIPV (Vehicle Integrated Photovoltaics), которые специализируются на создании собственных решений на базе солнечной энергетики — от систем освещения до беспилотников на солнечных элементах — принципиальна эффективность, размеры и гибкость элементов. Поэтому они также заинтересованы в гетероструктурных модулях.

Производство в краснодаре: «сатурн» и «солнечный ветер»

В столице Кубани сразу две российские компании занимаются выпуском солнечных панелей. И это неудивительно, ведь это южный регион с большим количеством солнечных дней в году. Поэтому у этих предприятий есть заказы и работа. Предприятие «Солнечный ветер» также выпускает комплектующие для сборки панелей. Продукция этой фирмы использовалась на станциях сотовых операторов для уменьшения энергетических затрат.

Компания «Сатурн» применяет при производстве панелей такие каркасы, как плёночные, струнные, металлические и сетчатые. Продукция этой фирмы используется как на Земле, так и в космической отрасли. У них есть своя запатентованная технология производства кремниевых фотоэлементов. Чтобы увеличить КПД фотоэлементов, при производстве используются элементы арсенид-гелий и подложки из германия.

Развитие рынка солнечной энергии

В последние десятилетия солнечная энергетика ускорила своё развитие. С 1990 по 2022 год объём производства солнечных панелей вырос в несколько сотен раз. В ближайшие десять лет использование энергии солнца вырастет в 5 раз по сравнению с сегодняшними показателями.

Но при этом доля гелиосистем в общей энергетике пока ещё небольшая (примерно 5%). Между тем, солнечные панели используются для получения энергии в различных космических программах. В тех регионах планеты, где высокая солнечная инсоляция, появляются новые солнечные электростанций. Постепенно они наращивают свою мощность и уже могут обеспечивать электричеством небольшие населённые пункты.

Солнечные панели являются одним из двух вариантов преобразования

. Они преобразуют её в электричество. Второй вариант преобразования – это коллекторы, которые собирают солнечное тепло. Вместе с использованием солнечных панелей увеличивается использование экономичных осветительных приборов. В основном осветительных приборов на светодиодах.

можете прочитать по указанной ссылке.

Отношение государственной власти к солнечной энергетике также меняется. Устанавливаются льготы для тех, кто использует альтернативные источники энергии. Кстати, к возобновляемым источникам энергии относятся гидроэлектростанции. К сожалению, части они тоже наносят вред окружающей среде.

Российские производители солнечных батарей

Ниже представлен перечень компаний, которые выпускают солнечные панели российского производства. Данные были взяты из открытых источников. Вполне возможно, что некоторые из них меняли названия или реорганизовывались. Если вы нашли неправильную информацию, просьба отписать в комментариях к статье. Цены на продукцию приводятся примерные и на момент прочтения вами статьи могут отличаться.

Российские производители солнечных панелей

Производство солнечных батарей в России налажено на нескольких крупных предприятиях, среди которых: НПП «Квант» (Москва), ЗАО «Телеком — СТВ» (Зеленоград), компании «Сатурн» и «Солнечный ветер» (Краснодар), Ауринко (Екатеринбург), ООО «Хевел» (Новочебоксарск), ООО «Солэкс» (Рязань) и другие.

Рязанский змкп

Рязанский завод металлокерамических приборов начал свою работу ещё в 1963 году. В начале «нулевых» российское предприятие переходит на ISO 9001. Это международная система контроля качества. На производстве выпускаются солнечные панели по нормам ГОСТ 12.2.007─75.

Предприятие предлагает достаточно широкий ассортимент продукции:

• Фотоэлектрические солнечные панели;
• Контроллеры, инверторы для гелио систем;
• Монокристаллические модули мощностью от 8 до 100 ватт. Они используются для обеспечения электричеством жилых домов, освещения улиц, для зарядки аккумуляторов автомобилей, питания радиотехники;
• Панели небольшой ёмкости. Их мощность от 3,5 до 5 ватт. Используются в мобильных гаджетах, power bank и прочей портативной электронике.

В качестве примера продукции ЗМКП можно привести солнечные панели RZMP. Они имеют разную мощность и КПД 12─17%.

Эти панели делают путём последовательного соединения фотоэлементов и наклеивания их на основу из алюминия. Модели RZMP используются в системах энергоснабжения частных домов и отдельных помещений. Модели мощностью примерно 240 ватт стоят примерно 14─15 тысяч рублей.

Солнечные элементы cigs

Перспективной альтернативой панелям на аморфном кремнии стали элементы изготовленные на основе селенида меди-галлия- индия Cu(InGa)Se2. Материал обладает самым высоким коэффициентом поглощения из используемых в фотовольтатике полупроводников, что позволяет выращивать пленки толщиной всего в сотни нанометров, обеспечивая высокую эффективность преобразования.

Сегодня в списке компаний, выпускающих солнечные элементы CIGS более 10 производителей, использующих различные технологии:

В результате максимальная подтвержденная эффективность модулей превышает 27%, а затраты на их производство оказываются ниже, чем у кремниевых аналогов на 20-40%.

При этом для CIGS-полупроводников также характерны:

• Высокая температурная стабильность;
• Широкий охват спектра излучения.
• Низкая скорость деградации.

Наиболее известным производителем CIGS панелей, продукция которого доступна в России, является японская Solar Frontier Kabushiki Kaisha, однако в ее ассортименте пока нет гибких батарей. Такие элементы предлагают другие компании, однако по цене они обойдутся дороже продукции японского производителя – на уровне сравнимом с ценой поликристаллических кремниевых аналогов,

Средние цены на продукцию

В настоящее время не составит труда найти организацию, которая занимается реализацией солнечных панелей. Это может быть крупная торговая сеть в области электротехники, дилеры крупных фирм производителей этой продукции, или интернет-магазины, в которых также можно выбрать необходимый товар.

Когда все критерии выбора панелей определены, остается решить, в каком ценовом сегменте следует выбрать интересующий нас товар. Изначально понятно, что покупая отечественные панели, можно планировать затраты. В варианте использования зарубежных аналогов, их стоимость привязана к курсу доллара, поэтому цена может меняться, что затрудняет долгосрочное планирование.

Как уже было написано выше, солнечные панели российских компаний, в зависимости от мощности и вида фото-элементов, распределяются в диапазоне от 2000,00 до 30000,00 рублей. Аналогичные по характеристикам панели конкурентов будут стоить от 2000,00 до 50000,00 рублей.

Подводя итог, можно сказать, что за альтернативными источниками электрической энергии будущее, а разнообразие продукции, и постоянно продолжающийся поиск новых материалов и технологий, позволяют выбрать солнечную панель требуемых параметров и характеристик.