Требования к освещению рабочих мест — на производстве и в офисе

Требования к освещению рабочего места

  • Как написать заявление к ликвидатору
  • Как прекратить предпринимательскую деятельность
  • Как составить правовое заключение
  • Нулевой отчет 6-НДФЛ: сдавать или нет
  • Снижение заработной платы по инициативе работодателя

Законодательство

Существуют законодательные акты, в которых указываются нормативы освещения рабочей зоны. Так, требования к освещению рабочего места можно найти в:

  • в ГОСТ 55710-2013, СП 52.13330.2016 (актуализированная редакция СНиП 23-05-95) — данные нормативы также используются при проектировании помещений;
  • СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 применяется к организации трудовых мест в уже построенных зданиях. Важно знать, что проверки регулирующих органов проводятся на соответствие СанПиН.

В чем измеряется освещенность

Расчет нормы освещенности производится в люксах (лк). Лк — это 1 люмен на м², поэтому в разработанных правилах норма освещенности в производственных помещениях представлена в этой единице измерения.

Например, многие сотрудники при выполнении своих профессиональных обязанностей пользуются ПК. Помещение, неправильно оборудованное осветительными приборами, грозит тем, что у них может возникнуть:

  • падение остроты зрения;
  • усталость глаз;
  • зуд и сухость глаз;
  • общее психоэмоциональное раздражение;
  • патологические явления в нервной системе (например, появление бессонницы).

Избежать всего этого поможет следование правилам:

  • в офисе, оснащенном компьютерами, необходимо равномерное освещение;
  • свет из окна должен падать на рабочее место трудящегося с левой стороны;
  • на столе работника световой поток должен быть от 300 до 500 лк.

Какие требования предъявляются к освещению помещений с ПК искусственными источниками? Они должны:

  • не создавать на экране монитора блики;
  • давать поток света не ниже указанной нормы в 300 лк;
  • уровень их блескости должен стремиться к нулю. Для этого необходимо правильно расположить светильники относительно рабочей поверхности;
  • яркость элементов, входящих в состав осветительных приборов, не должна быть выше предела в 200 кд/м².

Следуя вышеуказанным требованиям, можно создать хорошие условия для работы за ПК и при этом не навредить глазам. Расчет производят на основе определения фактической освещенности зоны труда имеющимися светильниками. При этом сопоставляют фактическую освещенность с ее нормативным значением.

Виды освещения рабочих мест

Большинство рабочих мест имеют три основных источника света. Рассмотрим их:

  • естественное освещение является наиболее комфортным для человеческих глаз. Его качество зависит от конструкции здания и количества оконных проемов;
  • смешанный тип используется, если одного только естественного недостаточно. При этом на помощь приходят дополнительные источники света. В настоящее время в этой роли наиболее часто выступают светодиодные и люминесцентные осветительные приборы. Лампы накаливания сдают свои позиции;
  • искусственное предусматривает освещение помещений искусственным светом с помощью электроламп, если естественное недоступно совсем. Этот вид подразделяется на несколько разновидностей: рабочее, аварийное, охранное и дежурное.

Каково основное требование к освещению

На каждом предприятии должны выполняться следующие требования:

  1. Освещенность на рабочем месте каждого работника должна быть достаточной. Это необходимо, чтобы условия труда были комфортными. Помимо искусственного, желательно присутствие естественных источников света.
  2. Используемые дополнительные источники света должны быть безопасными — это правило касается электросветильников. Также они не должны вызывать дискомфорт (то есть свет не должен быть слишком тусклым или ярким). Ассортимент осветительных приборов достаточно широк: существуют настенные, потолочные, настольные устройства и т. д. Комбинируя различные виды светильников, можно добиться оптимальных условий труда для всего коллектива. Также, в идеале, каждый работник должен иметь возможность отрегулировать свет под себя.
  3. Пространство должно иметь равномерную подсветку — объекты и предметы, имеющие различную отражательную способность и яркость, должны в полном объеме восприниматься органом зрения. Присутствие негативного влияния света на зрение человека недопустимо.

В качестве заключения отметим, что при подборе освещения работодателю придется проанализировать десятки документов. Поэтому оптимальный вариант — воспользоваться услугами специалистов с лицензией и большим опытом работы в этой сфере.

Нормы освещенности для жилых и производственных помещений

Независимо от помещения, в котором мы проводим свое время, важным вопросом является его освещенность. Этот параметр особо жестко должен контролироваться в тех местах, где люди выполняют какую-либо работу, ведь количество света, которое попадает на их рабочее место, регулирует продуктивность, время работы, усталость и здоровье глаз.

Данный материал будет посвящен самому термину «освещенность», тому, какое оно бывает, на что влияет и как его регулировать. Ниже будут представлены нормы освещенности помещений, которые четко регулируются технической документацией. Постоянное совершенствование осветительных приборов приводит к динамичному изменению норм освещения, за которыми нужно регулярно следить.

  1. Что такое освещенность?
  2. Откуда в помещении берется свет?
  3. Какие документы регулируют освещенность?
  4. Какая должна быть освещенность на рабочем месте?
  5. Точные значения параметра в цифрах
  6. Чем измерить количество света в помещении и на улице?
  7. Заключение

Что такое освещенность?

Распространенное мнение гласит, что это количество света, которое испускают установленные в помещении лампы. Действительно, именно этот параметр и регулирует количество света, но он не есть освещенность. Испускаемый свет, пройдя определенное расстояние, в итоге попадает на рабочую поверхность, за которой сидит или стоит человек. Именно количество света, которое попадает на поверхность, и есть освещенность.

Расчет освещенности квадратного метра рабочего места

Откуда в помещении берется свет?

Три основных источника света, которые присутствуют практически в каждом помещении:

  • Естественный – особенно он заметен в комнатах с большими окнами, стеклами в крыше или целыми прозрачными стенками. Обычно он имеет комфортный для глаз спектр.
  • Смешанный – средние окна пропускают солнечный свет, однако этого недостаточно для комфортного пребывания в комнате, поэтому в особо темных закутках включают искусственное освещение рабочего места. Это могут быть маленькие настольные светильники, торшеры, ночники.
  • Полностью искусственный свет – где природного освещения категорически мало или оно отсутствует совсем, применяются мощные электрические светильники в нескольких экземплярах. В местах, где работники выполняют очень точное производство, к мощному общему добавляется местное освещение в виде настольных ламп.
Читайте также:
Эпоксидный пластилин: описание, применение, инструкция

Какие документы регулируют освещенность?

Два основных положения, которые содержат необходимые требования. Ими необходимо руководствоваться сначала при проектировании самого здания и помещений, а затем и для грамотной организации рабочего места:

  • СНиП – задают определенные параметры при разработке и построении самого здания и внутренних комнат и помещений. В новых зданиях освещенность является одним из решающих пунктов в проектировании и закладывается еще на момент разработки чертежей;
  • СанПиН – являются уточняющим документом для предыдущего положения. На его основе происходит расчет освещения в уже построенном здании или помещении, и именно по нему проводятся необходимые проверки.

С усовершенствованием ламп и светильников изменяются параметры света, которые они испускают, на этом основании происходят изменения в нормах освещенности. Постоянно контролируйте их для сохранения здоровья своих работников и обеспечения максимальной работоспособности.

Какая должна быть освещенность на рабочем месте?

Пока мы не перешли непосредственно к цифрам, стоит сформулировать общие принципы, на которых базируются нормы освещенности. Вне зависимости от вида освещения оно должно:

  1. Быть достаточно ярким для того, чтобы глазам было комфортно при нем находиться длительное время.
  2. Независимо от точности выполняемой работы каждая деталь на рабочем месте должна быть освещена настолько, чтобы глаз без напряжения полностью воспринимал ее.
  3. Свет должен обеспечивать безопасность проводимой работы.
  4. Предметы имеют различный цвет и способность к отражению света, поэтому в конкретном помещении все эти предметы должны быть одинаково освещены, чтобы человек мог их нормально рассмотреть.

Офис, наполненный искусственным и природным светом

  1. Свет должен быть регулируемым и иметь достаточный запас, чтобы каждый работник мог выставить необходимый ему уровень освещенности на рабочем месте для комфортной работы.

Точные значения параметра в цифрах

Начнем с жилых помещений. Каждое из них используется для своих целей, поэтому и параметры освещенности должны быть индивидуальными. Ниже представлена небольшая табличка, которая показывает интервал значений от минимального к максимальному при использовании различных источников света.

Нормы освещенности помещений в доме.

Вид комнаты Лампочки накаливания Лампочки галогенные Люминесцентные лампы
Кухня 12–40 30–35 8–10
Ванная 10–30 23–27 6–8
Коридор 10–15 11–13 3–4
Гостиная 10–35 25–30 7–9
Спальня 10–20 14–17 4–5
Детская комната 30–90 70–80 18–22
Гараж, погреб 10–15 11–13 3–4

Все цифры, которые указаны выше, измеряются в люксах. Этот показатель определяет количество света, который от лампочки доходит до поверхности рабочего места. Он напрямую зависит от светоотдачи самой лампочки, также в расчете важна и площадь освещаемого помещения. Предположим, нам нужно осветить кухню 3 × 4 метра, что равняется 12 кв. м. Освещать будем лампами дневного света.

В таблице видим, что количество люкс, которое должно от светильника попадать на пол, не может быть меньше 8. Возьмем среднее значение в 9 люкс, умножим его на площадь кухни, и в итоге получим 9 × 12 = 108 Вт. Это означает, что оптимальная суммарная мощность ламп дневного света должна равняться чуть более чем 100 Вт (наилучшим решением будет разбить эту мощность на несколько светильников для более равномерного распределения света). Располагайте светильники ближе к центру, это позволит свету проникать во все труднодоступные места.

Равномерное освещение рабочих поверхностей кухни

Если в домашних условиях эти цифры больше выступают в рекомендательных целях, то в офисных придется придерживаться четких задокументированных значений. В таких местах в разных помещениях выполняется разная работа, поэтому и нормы имеют значительные интервалы. Пренебрежение освещением офисных помещений может привести к снижению производительности, а также к значительным штрафам в случае проверки.

Нормы освещенности офисных помещений.

Типы административных зон Норма яркости света, лк
Кабинеты сотрудников 250–350
Чертежные помещения и поверхности Не менее 500
Печатные офисы 300–500
Комнаты для персонала и гостей 300–500
Читальные залы 300–500
Комнаты для регистрации посетителей 250–350
Помещения с каталогами 200–300
Лингафонные кабинеты 250–350
Архивы и хранилища 70–100
Переплетно-брошюровочные бюро 250–350
Комнаты для офисной работы 250–350
Мастерские 250–350
Кабинеты с компьютерами 300–500
Залы для заседаний 150–200
Фойе 100–200
Лаборатории биологические 300–500
Лаборатории аналитические Не менее 500
Весовые помещения 250–350
Лаборатории научно-технические 300–500
Фотокомнаты Не менее 200
Архивы проб, хранение реактивов 70–100
Моечные помещения 250–350

Здесь нужно руководствоваться таким правилом: чем точнее и мельче работа, которая выполняется в этом помещении, тем ярче должно быть освещение рабочего места. Как видим в таблице, люди, которые выполняют чертежные работы, требуют колоссального количества света даже в небольших комнатках.

Обычно в подобных случаях не ограничиваются общим освещением в помещении, а устанавливают дополнительное, местное. Оно исполняется в виде подвесных или настольных ламп, подробно и со всех сторон освещая рабочее место, делая акцент на каждой маленькой детали. Желательно, чтобы световая температура местного освещения соответствовала температуре общего света – это позволит дополнять освещенность, а не перебивать ее.

Читайте также:
Установка теплых водяных полов на деревянные доски. Монтаж паркетного покрытия

Старайтесь выполнять стены и потолки в светлых оттенках, это позволит значительно повысить отражение света и сэкономить на лампах и светильниках.

Лампы накаливания здесь уже не используют, предпочтение отдается люминесцентным или светодиодным. Для достижения максимальной эргономичности используйте лампочки со светоотдачей более 70 Вт/лм. Это позволит наиболее экономно использовать электроэнергию, при этом получая достаточное количество света.

Обильное освещение современного офиса комбинированным методом

Для производственных цехов существует единственное разграничение – по точности работы, которая в них выполняется.

Нормы освещенности производственных помещений.

Точность работы в помещении Нужно количество света, лк
Высшая точность Не менее 5 000
Очень высокая точность Не менее 1 200
Высокая точность Не менее 750
Средняя точность 200–300
Грубая точность 150–200

Здесь для обеспечения максимального количества света разрешается использовать все доступные виды освещения.

Освещение склада длинными лампами дневного света

В помещениях складских и производственных обычно принято комбинировать два основных источника света. В цехах изначально ставят огромные окна, через которые внутрь попадает много уличного света, установкой светильников добавляют свет в темных местах и на рабочих поверхностях.

Также для производств характерно наличие аварийного, дежурного и охранного освещения. Оно обычно очень слабое, предназначается для устранения полной темноты в ночное время суток – при таком свете работать совершенно невозможно ввиду его слабости, но можно рассмотреть, есть ли кто в помещении, а также легко различать все присутствующие предметы. Иногда подобные решения также используют в больших офисах, настоятельно рекомендуется установка аварийного освещения на пожарных выходах и в узких коридорах во избежание возникновения чрезвычайных ситуаций.

Охранный свет чаще всего используется в складских помещениях, по периметру заборов и зданий – свет должен быть таким, чтобы охранник мог без труда различить предметы и силуэты, которые находятся на территории.

Также не стоит забывать и об организации света улиц, ниже будет представлена таблица, которая показывает значения для дорог городов. Обычно одна из таких дорог находится в непосредственной близости к вам.

Нормы освещения дорог на улице

Чем измерить количество света в помещении и на улице?

Если необходимо уточнить норму освещенности производственных помещений, нужно его измерить с помощью специального прибора, называемого люксометром. Он имеет особый детектор, который регистрирует поток света, направленный на него. Прибор кладется на стол, включается, после чего настраивается диапазон работы и проводится измерение (так же можно измерить и уличное освещение). Значение будет показано в конкретных цифрах на специальном табло прибора. Для наибольшей точности измерения используйте сертифицированные устройства, возможно также параллельное измерение несколькими моделями.

Учтите, что важно не просто выполнение норм, а именно обеспечение комфортного освещения для работников – позвольте им регулировать свет так, как хочется им. Очень хорошо, если вы будете знать, с помощью какого прибора будет проводиться проверка – обычно госучреждения выбирают высокоточные варианты, которые покажут наиболее правдивое значение.

Прибор для измерения количества света на поверхности

Заключение

Один из важнейших параметров, который нужно соблюдать при создании и организации мест для работы своих сотрудников, – их освещение. Именно поэтому на законодательном уровне установлены такие жесткие правила к освещению – безопасность и здоровье сотрудников превыше всего, к тому же от этого зависит точность и качество выполняемой работы. Регулярно перепроверяйте этот параметр, следите за исправностью световых приборов.

Не забывайте также при расчетах учитывать цвет и оттенок интерьера – чем он темнее, тем больше света будет поглощать. Даже с мощными лампами количество люкс может быть недостаточным. Там, где важно наличие света, заранее позаботьтесь о соответствующем цвете стен, потолка и пола, чтобы требования были выполнены.

Норма освещенности рабочего места в офисе

norma_osveshchennosti_rabochego_mesta_v_ofise.jpg

Похожие публикации

Норма освещенности рабочего места в офисе должна учитываться и соблюдаться работодателем, чтобы избежать административного штрафа за невыполнение норм охраны труда. Продолжительное нахождение перед компьютерными мониторами, поручение различной работы, требующей напряжения зрения – производственные факторы, заставляющие руководителей организаций с особой ответственностью относиться к уровню освещенности рабочих мест офисных сотрудников.

Какова норма освещенности рабочего места в офисе

Основным нормативным ориентиром, регулирующим освещенность рабочих мест в офисах, является СанПиН 2.2.4.3359-16 (документ утвержден Постановлением Главного государственного санврача РФ № 81 от 21.06.2016). В п. 1.2 данных санитарных Правил говорится, что выполнение прописанных в них требований обязательно для состоящих в трудовых отношениях граждан, организаций и индивидуальных предпринимателей. Они не касаются условий труда космонавтов, водолазов, работников, выполняющих боевые и аварийно-спасательные задачи (п.1.3). Документ действует с 1 января 2017 года.

СанПиН 2.2.4.3359-16 устанавливает санитарно-эпидемиологические требования к различным физическим факторам на рабочих местах. В том числе, к уровню освещенности офисов, где сотрудники работают за компьютерной техникой.

Общие положения, касающиеся освещенности мест любых сотрудников, приводятся в Разделе Х вышеуказанных санитарных Правил. В частности, здесь говорится, что помещения, где работник непрерывно трудится более двух часов, либо в которых он находится большую часть рабочего времени (>50%), должны иметь естественное освещение, то есть окна. Работа офисного персонала в помещениях, куда не поступает солнечный свет (например, в подвале), считается нарушением, если сотрудники пребывают на рабочих местах свыше установленных норм времени (п. 10.2.8).

Читайте также:
Тепловой насос для бассейна: как выбрать, устройство, установка

Детально норма освещенности рабочего места в офисе и иных производственных помещениях определяется Приложением 9 к СанПиН 2.2.4.3359-16. В таблице П 9.2. установлены следующие «световые» требования к местам офисных работников (п.1):

  • коэффициент естественной освещенности (КЕО) при естественном освещении офисного места:
    • 3% – при комбинированном / верхнем его освещении;
    • 1% – при боковом;
  • КЕО при совмещенном освещении рабочего места:
    • 1,8% – при комбинированном / верхнем его освещении;
    • 0,6% – при боковом;
  • норма освещенности при искусственном комбинированном освещении (в люксах, лк):
    • 400 лк – всего;
    • 200 лк – от общего;
  • норма освещенности при искусственном общем освещении (в люксах, лк) – 300 лк;
  • объединенный показатель дискомфорта – не >21 UGR;
  • коэффициент пульсации освещенности (Кп) – не >15%.

КЕО – показатель, который выражается в процентном соотношении естественной освещенности внутри офиса к наружной, «уличной» освещенности. Если его значение менее 0,1%, такой офис считается помещением без естественного света (п.10.2.7 СанПиН 2.2.4.3359-16).

Люкс – принятая в Международной системе СИ единица измерения освещенности (в переводе с латинского lux означает «свет»). 1 люкс = 1 люмен / 1 м2. Для определения соответствия освещенности офисных рабочих мест используют специальные приборы – люксометры. Измерения обычно проводят сотрудники сторонних технических организаций, занимающихся подобной деятельностью.

При необходимости работодатели могут сами примерно подсчитать, выполняются ли ими «световые» требования, используя формулу: установленная норма освещенности умножается на метраж помещения, а также на поправочный коэффициент (при средней высоте потолка он равен 1). В результате получается необходимый уровень светового потока – в люменах. Консультанты Роструда в 2019 году, отвечая на вопрос пользователя об освещенности рабочего места, пояснили, сколько люменов содержат обычные лампы накаливания:

  • 1 лампа 25 ватт – 220 ЛМ;
  • 1 лампа 40 ватт – 415 ЛМ;
  • 1 лампа 60 ватт – 710 ЛМ;
  • 1 лампа 75 ватт – 935 ЛМ;
  • 1 лампа 100 ватт – 1340 ЛМ.

Таким образом, можно правильно подобрать лампы для достаточного освещения офиса.

Ответственность работодателя, если норма освещенности рабочего места в офисе нарушается

Трудовой кодекс обязывает работодателей обеспечить соблюдение требований по охране труда сотрудников (ст.212 ТК РФ). Неисполнение этой обязанности, в том числе, в отношении освещенности рабочих мест, является административным правонарушением и грозит компании штрафом от 50 до 80 тысяч руб. Для предпринимателей и должностных лиц штрафная санкция меньше – она варьируется от 2 до 5 тысяч руб. (п. 1 ст.5.27.1 КоАП РФ).

При повторном нарушении штраф для организации составит от 100 до 200 тысяч руб., а его альтернативной станет приостановление деятельности сроком до трех месяцев. Штрафы для физлиц и ИП в этом случае возрастут до 30-40 тысяч руб.

Полные тексты нормативных документов в актуальной редакции вы всегда сможете посмотреть в КонсультантПлюс.

Сравнительный обзор различных видов солнечных батарей

Сейчас доступен такой вид альтернативной энергии, как солнечная. При помощи размещения специальных солнечных батарей можно получать электричество, которое полностью сможет покрыть все ваши энергозатраты. Но здесь одной батареи будет недостаточно, понадобится целая система. Количество панелей зависит от их мощности, типа и потребляемого количества энергии. Перед тем как обзавестись собственной солнечной электростанцией, ознакомьтесь с видами солнечных батарей и выберите для себя оптимальный.

Что такое солнечная батарея

Главная задача солнечной батареи – это преобразовать солнечный свет в электроэнергию. То есть за счет установки нескольких конструкций можно обеспечить дом током, не прибегая к использованию общей электросети. Солнечные панели являются экологически чистым способом преобразования света в ток, при этом они выдают самый высокий показатель эффективности в отличие от других альтернативных источников энергии.

Панель представлена в виде прямоугольника. Размер панели схож с шифером. Это самый распространенный тип. На ней размещено 36 элементов, которые покрыты фотопленкой или стеклом. При помощи соединения и специальных туннелей свободные электроны, которые образуются под действием солнечного света, передвигаются и накапливаются в виде постоянного тока в аккумуляторе. Когда там собирается необходимое количество тока, он при помощи инвертора перерабатывается на переменный с нужным напряжением 220В. Но, чтобы обеспечить дом электроэнергией полностью или частично, понадобится несколько таких солнечных панелей. Важным элементом системы являются крепления для солнечных панелей.

Виды кремниевых батарей

Наиболее популярными являются кремниевые батареи. Они отличаются долговечностью и качественной работой. Их различают два вида: монокристаллические и поликристаллические.

Монокристаллические

Такой вид батарей относится к самым дорогостоящим, потому что они изготавливаются из высококачественных материалов при соблюдении сложного технологического процесса. Главным материалом служит слой из специально выращенных кристаллов кремния. Готовые панели представляют собой бруски с кремниевой решеткой темно-синего цвета с закругленными краями. В процессе производства модуль разрезают на более тонкие пластины.

В результате использования качественного сырья и сложного процесса производства кремниевые монокристаллические панели достигают наивысших показателей производительности (КПД до 25%), а также отличаются длительным сроком эксплуатации с минимальным процентом деградации (около 5% за 25 лет). Высокий показатель эффективности достигается за счет использования всей поверхности модуля, даже захватывая рассеянный солнечный свет.

Читайте также:
Стиль Прованс в интерьере и на фасаде дома – романтика Франции

Несмотря на дороговизну монокристаллических конструкций, они быстрее себя окупают. Кроме того, из-за высокой мощности и производительности их можно использовать в меньшем количестве, тем самым экономя на площади. Однако нужно постоянно за ними ухаживать, так как малейшее загрязнение или затемнение приводит к существенному снижению выработки.

Поликристаллические

В производстве поликристаллических модулей участвует несколько кристаллов. По своим качествам они уступают монокристаллическим. Во-первых, это связано с использованием низкокачественного кремния, а во-вторых, с более простым процессом производства. В их основу заложен материал, который получен при переработке непригодных монокристаллических батарей и залит в формы, поэтому батареи имеют неоднородный цвет синего оттенка.

Солнечные панели из поликристаллов довольно тонкие, но ввиду меньшей производительности их потребуется больше, чтобы обеспечить себя необходимым количеством энергии. Но, несмотря на существенные минусы, поликристаллические солнечные батареи пользуются большой популярностью. Это связано с тем, что они менее прихотливы к захватыванию солнечного света и работают с большей отдачей в пасмурную погоду. Кроме того, с каждым годом инженеры работают над повышением величины КПД поликристаллических модулей, что в скором времени приблизит их к показателю 20-22%.

Виды пленочных батарей

Теперь рассмотрим виды солнечных батарей пленочного типа. Пленочная панель достаточно недавно появилась в сфере получения альтернативной солнечной энергии. На сегодняшний день они не пользуются большой популярностью, в том числе и из-за высокой стоимости, но имеют свои преимущества. Они бывают нескольких типов. Рассмотрим каждый из них: на основе теллурида кадмия и на основе Cigs.

На основе теллурида кадмия

Первый тип пленочной солнечной панели произведен на основе теллурида кадмия. Данное решение оправдано высоким уровнем поглощения кадмием солнечного света. Еще несколько десятков лет назад кадмий активно применялся в космосе, но никак не для домашнего использования, потому что он обладает высокой степенью ядовитости. Но при пользовании солнечными панелями он не составляет угрозы для человеческого здоровья. Все испарения, полученные при его активации солнечной радиацией, уходят в атмосферу.

На основе CIGS

Вторым представителем пленочных солнечных батарей выступают панели на основе использования CIGS. Это полупроводник, который состоит из таких элементов как галлий, медь, индий и селен. Они имеют схожую структуру с кадмиевыми панелями, гибкие и отличаются широким способом применения. Солнечная панель на основе полупроводника CIGS используется в космических спутниках, при производстве жидкокристаллических мониторов или в качестве портативных туристических приспособлений для получения энергии.

Пленочная панель на основе галлия – это новое направление в сфере источников питания. В отличие от кадмиевых батарей эффективность их работы достаточно высока, от 15 до 20%, поэтому они составляют прямую конкуренцию монокристаллическим батареям. Если научно-исследовательским центрам удастся снизить себестоимость производства таких панелей, то они смогут стать лидерами на рынке данной продукции.

Амфорные батареи

Еще одним типом солнечных батарей являются амфорные модули. Такая солнечная батарея производится из амфорного кремния и отличается от стандартных кремниевых батарей способом изготовления. Здесь используется не чистое сырье, а его гибрид, а если быть точнее, то горячие пары, которые осаждают подложку. Принцип напоминает больше производство пленочных батарей. Результатом подобной работы становятся готовые солнечные панели, однако при этом не нужно выращивать кристаллы, что резко сокращает и время, и затраты на производство. Основным материалом выступает силан.

Сегодня на рынке солнечных панелей амфорные модули представлены тремя поколениями. Основная разница между панелями заключается в эффективности их работы. Если первый вариант солнечной панели был выпущен с заявленными характеристиками КПД максимум 5%, второе поколение достигло 9%, то на сегодняшний день их показатель уже равняется 12%. Они не такие распространенные, так как остаются в цене предельно дорогими, но при этом уступают в производительности кремниевым солнечным панелям.

Особые характеристики амфорных батарей:

  • Возможность применять гибкую панель на любых участках, строениях или архитектурных объектах.
  • Стабильная работа при критически высоких показателях температуры.
  • Долгий срок службы – до 25 лет.
  • Невысокий процент КПД.
  • Лучшая производительность наравне с другими панелями при рассеянном солнечном свете.

Если обратиться к практике, то батарея из амфорного кремния активно используется в качестве тонких пленочных модулей. Это связано с особенностью производственного процесса, где в результате получается панель на гибкой, а не на твердой подложке. Как бы ни казалось странным, амфорные батареи стоят дороже, особенно за счет своей эластичной структуры. Наибольший спрос на них в северных районах, так как благодаря физико-химическому составу модулей им свойственно поглощать солнечную энергию даже при слабом рассеянном свете.

После описания всех видов солнечных панелей остается только сделать вывод, какие модули лучше всего выполняют функцию выработки электроэнергии. Дать однозначный ответ нельзя, потому что необходимо отталкиваться от финансовых возможностей и от желаемой мощности солнечной батареи. Первое место специалисты отдают монокристаллическим панелям ввиду их высокой эффективности и долгого срока службы, однако данный показатель не всегда является значимым. Здесь важно оценить все технические характеристики работы панелей в комплексе, а также сопоставить их стоимость.

Читайте также:
Японские дома: проекты невероятных зданий с уютным интерьером

Виды солнечных батарей, особенности производства, различия

В Европе активно развивают альтернативную энергетику, понимая ее безопасность и перспективность такого источника электроэнергии, как солнечные батареи. Желая организовать отопление жилых зданий ил промышленных за счет энергии земного светила, постройки оснащают именно ими. Эти устройства год от года становятся более совершенными, увеличивается их КПД, они становятся готовыми к работе в темное время и в малосолнечных областях.

Чтобы не ошибиться с выбором солнечных батарей, нужно знать достоинства каждого вида и отличия, потом что для конкретных климатических зон применяются разные виды таких устройств.

Принцип функционирования

Большая часть этих экологических солнечных устройств в действительности не что иное, как фотоэлектрический преобразователь, у которого на границе p-n перехода возникает эффект электрогенерации.

Основой себестоимости солнечных батарей является стоимость кремниевые пластины. Но, для того, чтобы они служили круглые сутки источником электрической энергии, одних пластин кремниевых недостаточно – придется приобрести оборудование дополнительное и, прежде всего, достаточно дорогие аккумуляторные батареи.

Устройство

Составляют панель солнечную два кремниевых элемента, отличающиеся по своим свойствам. В одном из них возникает под воздействием света недостаток частиц с отрицательным зарядом –электронов, в другом они присутствуют в избытке.

На каждой из пластин имеются медные полоски, проводящие ток, которые соединяют с преобразователями напряжения.

У солнечной батареи, предназначенной для промышленного применения, есть много фотоэлектрических ячеек, прошедших стадию ламинирования. Они между собой скреплены и закреплены на подложке гибкой или жесткой.

Эффективность солнечных батарей определяется во многом стадией очистки кремния, который используется в производстве, и ориентацией кристаллов в нем. Эти характеристики и стремятся улучшать разработчики. Ежегодно значение КПД удается увеличивать (в разных видах на неодинаковую величину), благодаря миллиардным инвестициям, вкладываемым в исследования фотогальванических элементов. Тем не менее, эффективность остается недостаточной для массового применения солнечных батарей.

Сложности

Основной проблемой является очистка кремния, точнее стоимость этого процесса, а также ориентирование кристаллов в пределах панели в одном направлении.

Могут использоваться для изготовления преобразователей полупроводниковых помимо кремния иные элементы — индий, например. Их применение не сказывается на принципе функционирования — он не меняется.

Классификация промышленных панелей солнечных происходит по типу рабочего слоя и конструктивным особенностям. Различают панели жесткие и гибкие.

Последние занимают все более широкую нишу благодаря универсальной установке: он и легко устанавливаются на любые поверхности, в том числе на вертикальны – фасады зданий. При этом они совершенно не портят архитектуру, а напротив привносят в не некую изюминку.

Как правило, действительные параметры солнечных батарей несколько ниже заявленных производителем, поэтому, прежде чем выбирать, желательно увидеть воочию уже действующий проект.

По типу фотоэлектрического слоя их подразделяют на:

  • кремниевые. К ним относятся поли — , монокристаллические и аморфные;
  • теллурий-кадмиевые. Их собирают на основе индия, меди и галлия;
  • полимерные;
  • органические;
  • с использованием арсенида галлия;
  • комбинированные и многослойные.

Не все перечисленные виды интересны потребителю, а лишь кристаллические, несмотря на то, что их КПД ниже некоторых других (правда, более дорогих, отчего и менее распространенных).

Процесс изготовления кремниевых конструкций

Для получения солнечных панелей применяют кремний, получаемый при перемалывании кристаллов кварца, огромными запасами которого славится Урал и в Сибирь. Именно из-за безграничных запасов это направление считается очень перспективным. Сегодня за кристаллическими и аморфными панелями почти 80% рынка.

Кремниевые монокристаллические панели

Описание

Их легко узнать при визуальном осмотре. В углах элементов хорошо различимы квадратики белого цвета.

Для самих же пластин характерна поверхность однородного синего цвета. Кремний в этом случае требует высокой очистки. Понятно, что технологический процесс по очистке его отличается дороговизной. Затратным является и процесс, результатом которого является ориентирование кристаллов в одном направлении.

Важно: Характеристики рабочего слоя наибольший КПД обеспечивают лишь в случае, когда лучи падают на панели пол прямым углом.

КПД у них достаточно высокий, но и цена тоже самая большая, в сравнении с другими видами пластин.

Солнечным панелям монокристаллическим большой площади необходимы поворотные устройства. В таком виде они считаются идеальным решением для пустынь. Там их производительность наилучшая.

Работать монокристаллические панели не смогут без дополнительного оборудования, способного поворачивать конструкцию вслед за движущимся солнцем, стараясь, чтобы на лучи падали на пластину максимально близко к прямому углу.

Из выращенного в условиях производства кристалла, имеющего вид цилиндра, вырезаются слои. Вот почему у готовых блоков углы скруглены.

Преимущества

  • Высокий КПД – от 17 до 25 процентов;
  • Небольшая площадь для установки;
  • Период эксплуатации достигает 25 и более лет.

Рекомендуем:

  • Тонкопленочные солнечные батареи: достоинства и недостатки, цена, характеристики
  • Солнечные батареи для отопления дома: виды, особенности монтажа, цена
  • Достоинства, недостатки и перспектива аморфных солнечных батарей

Недостатки

Их немного:

  • достаточно высокая цена;
  • небыстрая окупаемость;
  • поверхности панелей слишком чувствительны к различным загрязнениям. Поскольку свет хуже рассеивается на покрытой пылью панели, то и эффективность ее резко падает;
  • необходимость в прямых лучах требует их размещения только на открытых местах и высоко от земли.
Читайте также:
Электрохимическая коррозия: что это такое и как защитить металл?

Чем область ближе расположена к экватору, тем большее там количество в году солнечных дней. И это вид панелей, использующих энергию солнца, наиболее предпочтительный.

Поликристаллические

Описание

Все кремниевые устройства слишком реагируют на перегрев. Температура, рекомендуемая для измерения электрогенерации, составляет 25 градусов. Даже при ее увеличении всего на градус производительность уменьшается на 0,5%.

Поликристаллические конструкции также легко определить визуально, поскольку окрас их неравномерный, что связано с разной ориентированностью кристаллов, обеспечивающей высокое КПД в рассеянном свете. Хотя значение его меньше, чем в панелях однонаправленных, в непогоду наибольшей эффективностью отличаются именно они.

Чистота кремния намного ниже, чем у рассмотренных выше, также допускается присутствие примесей и инородных включений. Это снижает себестоимость. Для этого вида панелей металл просто разливается в формы. Затем, используя специальные приемы, формируют кристаллы, направленность которых контролировать не нужно.

Остывший кремний режут на слои, обрабатывая их по специальному алгоритму.

Эти батареи не нуждаются в непрерывном ориентировании на солнце, следовательно, для их установки пригодны крыши зданий.

Достоинства аморфного кремния в полной мере раскрываются в тени и с наступлением облачных дней и практически незаметны в солнечную погоду.

Не нужны им и поворотные механизмы, поскольку крепятся они стационарно.

Стоит такая разновидность панелей меньше, чем ориентированные. Эффективность их падает на 20% после 20-летнего использования.

Недостатки

Они, понятно, есть:

  • Более низкий КПД;
  • Необходимо большая площадь для монтажа.

В последние годы, благодаря новым исследованиям и появляющимся технологиям, КПД неуклонно растет и у некоторых панелей достигает 20%.

Панели из аморфного кремния

Описание

Механизм их изготовления совершенно иной, чем у кристаллических фотоэлементов. Для них используется гидрид вместо чистого кремния. Его нагревают до парообразного состояния. Когда пары достигают подложки, они осаждаются на ней. Затраты на изготовления снижаются, а кристаллы не образуются (в понимании классическом).

Полученные фотоэлементы в основе имеют полимерную подложку гибкую либо жесткий стеклянный лист.

Разработано уже 3 поколения таких панелей, анализ характеристик которых дает право говорить о растущем КПД. Первые образцы отличались эффективностью, едва достигавшей 5%, у второго поколения это значение достигало 9, а у последних разработок это уже 12%. Их уже можно встретить в продаже, но цена на них пока остается высокой.

Благодаря особой структуре, подобные солнечные панели максимально поглощают энергию в слабом рассеянном свете, поэтому успешно применяются они в районах севера, где мало солнца и имеются огромные свободные площади.

Важно: на эффективности работы таких батарей не сказывается повышение температуры, хотя в сравнении с панелями на основе арсенида галлия, она ниже.

Преимущества

  • гибкая основа, упрощающая монтаж и расширяющая область использования;
  • в рассеянном свет высокий КПД;
  • стабильность при высокой температуре;
  • устойчивость к повреждениям механического характера;
  • независимость от загрязнений.

При правильной эксплуатации они служат не менее 20 лет, за которые падение мощности составляет 15-20.

Недостатки

Единственным минусом считается потребность в большой площади.

Помимо кремниевых, производятся панели, в основе которых лежат редкие, значит, дорогостоящие металлы. КПД подобных конструкций превышает 30%, а цена в разы выше стоимости кремниевых. И, несмотря на это, свою нишу на рынке они успели занять.

Панели из редких металлов

Описание

КПД у них высокий. По этому показателю они впереди кремниевых. В основе устройств, способных к работе в условиях экстремальных, лежит теллурид кадмия. Применяются они для облицовки строений в экваториальных странах, где в дневное время поверхности нагреваться порой выше 80 градусов.

Также растет популярность селенид –индий – медно – галлиевых панелей и селенид- индий – медных.

Но, не забывая о токсичности кадмия, и о том, что галлий с индием достаточно редко встречающиеся металлы, невозможно даже предположить, что они будут использоваться для массового производства.

Их эффективность измеряется 35%, даже иногда 40%. Ранее применялись они в космической области, а сегодня – в тепловых электрических солнечных станциях (благодаря стабильности в диапазоне 130-150 градусов).

На панели маленькой площади концентрируются лучи сотен зеркал. Она генерирует ток и передает одновременно водяному теплообменнику тепло. Он нагревает воду до парообразного состояния. Пар приводит во вращение турбину, генерирующую энергию электрическую. То есть, с наибольшей эффективностью энергия солнца сразу двумя способами превращается в электрическую.

Органические аналоги и полимерные

Это самые новые разработки, появившиеся в последнее время – органические панели, которые отличаются абсолютной безопасностью для экологии и недорогим производственным процессом. Успехов в этом направлении удалось достичь больших.

Среди европейских компаний, успехом наибольшим похвастаться может фирма Heliatek, оснастившая своими пленочными конструкциями, у которых толщина всего миллиметр, ряд зданий. Их КПД находится в пределах 14-15%, цена же ниже в разы, чем у аналогов кристаллических.

Какой же панели отдать предпочтение?

Для загородных коттеджей не трудно выбрать батарею, если он находится на широте 45-60. И выбирать здесь нужно из кремниевых моно- и поликристаллических видов.

При недостаточности места рекомендуется выбрать первые, при отсутствии ограничений площади – вторые.

Производителя, мощность, способную решить все проблемы, оборудование дополнительное рекомендуется выбирать с менеджерами, занимающимися продажей и монтажом данного оборудования.

Читайте также:
Чем оттирается монтажная пена с линолеума, эффективные средства очистки в домашних условиях

Видео: ABC-Solar — Виды солнечных панелей

Видео: Поликристаллическая солнечная панель против монокристаллической.

Автор и редактор обзоров по гаджетам и новой техники. Ведет работы по написанию свежих рейтингов к публикациям, проверки достоверности и актуальности информации уже опубликованных статей. Отвечает на вопросы в комментариях, пишет на авто темы.

Типы солнечных батарей — советы экспертов

Не так давно в нашу жизнь вошли альтернативные источники питания. Наиболее распространенными и экологически чистыми считаются солнечные батареи. Их легко можно поставить на крышу и черпать электроэнергию света. Сейчас рассмотрим все особенности и нюансы подобных энергетических установок.

Кремниевые солнечные батареи

Такой тип солнечных панелей отличается в первую очередь своим материалом, который, как можно догадаться из названия, представлен кремнием. Сегодня это самые популярные батареи на рынке. Это связано с тем, что кремний сравнительно легкодоступный материал, он недорогой и при этом обладает хорошими показателями производительности, по сравнению с конкурентными видами солнечных модулей. Производят их не только из кремния, но и в том числе из моно, поликристаллов в также аморфного кремния. В чём разница?

Принцип работы солнечной батареи

Совсем недавно считалось что частный дом обеспечить автономным электричеством невозможно. Но к счастью появились ветряные и дизельные генераторы, а также люди научились добывать солнечную энергию.

Принцип действия солнечной батареи заключается в том, что в 2-х пластинах, выполненных из кремния и покрытых бором и фосфором под воздействием солнечных лучей, появляется электричество. В пластинке окрашенной фосфором происходит зарождение свободных электронов. Нулевые частицы появляются в тех солнечных элементах где есть бром. Под воздействием освещения электроны передвигаются. Так генерируется солнечное электричество. Медные слои, которые прилегают к фотоэлектрической пластине отводят ток и доставляют его потребителю.

То есть происходит генерация электронно-дырочных пар. Электроны, именуемые дырками, частично переходят через p-n переход от одного полупроводника к другому. В результате подобных хождений образуется напряжение. На выводе p слоя образуется плюсовой контакт, а на n создается отрицательный.

Один такой элемент небольших размеров может зажечь 1 лампочку. Но чтобы полностью обеспечить частный дом нужно поставить около 20 -40 крупных модулей.

В итоге всего выше сказанного становится понятно, как работают солнечные батареи. Просто ток вырабатывается за счет действия ультрафиолетового излучения на специальную кремниевую пластину.

Если кто-то не знает, как заряжается солнечная батарея, то по факту никак. Заряжается аккумулятор, подсоединенный к солнечному модулю. Он способен накапливать заряд и отдавать в тот момент, когда солнце будет закрыто тучами или настанет ночь.

Таким образом зная принцип работы можно легко запитать дом солнечными батареями. Причем они могут работать даже в пасмурную погоду. Особенно эффективны в таких условиях аморфные модули. Жаль, что ночью они не способны работать. Хотя если около вашего дома горят уличные фонари, то с них они будут черпать немного тока.

Основные виды и классификация солнечных батарей

Все солнечные батареи, известные в настоящее время, можно классифицировать следующим образом:

  • Устройства малой мощности, предназначенные для питания и зарядки небольших приборов – смартфонов, планшетов и т.д. Их можно применять вне стационарных сетей.
  • Универсальные батареи. Обеспечивают питание электронных устройств при отсутствии стационарной сети.
  • Солнечная батарея (панель). Состоят из набора фотоэлементов, закрепленных на подложке. Получили наиболее широкое распространение и в свою очередь разделяются на отдельные категории.

Классификация и типы солнечных батарей (модулей):

  • Фотоэлектрические преобразователи. Конструктивно являются полупроводниковыми устройствами для преобразования солнечной энергии напрямую в электрическую. Несколько элементов, соединенных между собой, становятся солнечной батареей, которая выглядит как панель. Принцип действия заключается в фотоэлектрическом эффекте, когда в неоднородных полупроводниковых структурах под действием солнечного света появляется электрический ток. Электрофизические характеристики полупроводников могут отличаться, что влияет и на эффективность самого преобразователя.
  • Гелиоэлектростанции. Представляют собой солнечные установки, работающие от концентрированной энергии солнца, приводящей в движение паровые, газотурбинные и другие агрегаты. Принцип работы основан на использовании обычных линз или вогнутых зеркал, собирающих и концентрирующих солнечные лучи. В фокусе размещается нагревательный элемент, температура которого постепенно увеличивается. Зеркала считаются более эффективными, поскольку дают возможность получить более мощное излучение.
  • Солнечные коллекторы. Относятся к низкотемпературным нагревательным установкам, обеспечивающим горячее водоснабжение в автономном режиме. Широко применяются и в других сферах. Мощность каждого устройства полностью зависит от его полезной площади. Они способны нагревать жидкости до температур в диапазоне 100-2000С.

Дополнительная классификация

Существует еще целый ряд признаков, позволяющих классифицировать солнечные батареи. Среди них большое значение имеет расположение атомов кремния в кристаллическом элементе.

В связи с этим, можно выделить следующие типы солнечных батарей:

  • Монокристаллические. Для их изготовления применяется кремний высокой чистоты, получаемый промышленным способом. КПД таких батарей составляет 14-17%.
  • Поликристаллические. Этот вид солнечных батарей изготавливается из кремниевого расплава, медленно охлаждаемого до нужного состояния. Данный способ значительно дешевле, а полученный кремний приобретает ярко синий цвет. КПД таких элементов ниже, в пределах 10-12%.
  • Панели на основе аморфного кремния. Они относятся к категории тонкопленочных, поскольку кремний наносится на основу как очень тонкая пленка и покрывается защитным материалом. Данный метод изготовления считается наиболее дешевым и простым, но эффективность таких изделий ниже, чем в любом кристаллическом варианте. Компоненты панелей постепенно теряют свои качества. КПД находится на уровне 5-6%.
Читайте также:
Станки для производства кирпича

Основные виды солнечных панелей следует рассмотреть более подробно. Зная их параметры и технические характеристики, гораздо легче сделать правильный выбор.

Эффективность солнечных батарей определяется во многом стадией очистки кремния, который используется в производстве, и ориентацией кристаллов в нем. Эти характеристики и стремятся улучшать разработчики. Ежегодно значение КПД удается увеличивать (в разных видах на неодинаковую величину), благодаря миллиардным инвестициям, вкладываемым в исследования фотогальванических элементов. Тем не менее, эффективность остается недостаточной для массового применения солнечных батарей.

Состав солнечной батареи

То, что в нее входит, можно разделить на две составляющие части:

  1. Основа для генерации электрического тока.
  2. Дополнительное оборудование, позволяющее получить 220 вольт и подключить нагрузку.

Что входит в солнечную панель?

Разберемся с первым пунктом, который включает в себя следующее:

  1. Фотоэлектрические пластины.
  2. Удерживающую рамку.
  3. Провода.
  4. Первичные крепежи.

Чтобы получать ток нужны фото пластины. Они выполняются чаще всего из кремния с примесями фосфора и брома. Эти материалы имеют разную проводимость и между собой их достаточно плотно совмещают. Нужно добиться чтобы в одной пластинке был недостаток электронов, а в другой избыток. Тогда произойдет перемещение и генерация тока. Между двумя пластинами находится еще тонкий слой вещества. Он препятствует движению электронных частиц. Но когда на батареи подается солнечный свет барьер преодолевается.

Рамка или каркас выполняется из профильного алюминия. На краях данные рейки скручиваются болтами. Эта конструкция позволяет надежно зафиксировать фотоэлементы. Внутри рамок они находится на специальной панели. Сверху располагается защитное стекло или прозрачная пластмасса. Ее приклеивают и весь этот пакет герметизируют.

Провода нужны для передачи тока на контроллер. Так же они способны объединять последовательно множество элементов панели.

К рейкам из алюминия могут быть присоединении первичные крепежи. Благодаря им легко выполнять монтаж батарей на крыше.

Так же используют инкапсулянт для солнечных батарей с той целью, чтобы их плотнее зафиксировать. Это клейкое вещество, позволяющее выполнить надежную герметизацию.

Оборудование для солнечных батарей

Мало приобрести скажем 20 штук модулей на крышу, придется еще и прикупить дополнительный инвентарь. В противном случае особого толку от панелей не будет. Чтобы сэкономить можно заказать все из Китая, но есть риск что будет плохое качество.

  1. Инвертор для солнечных батарей – служит для преобразования постоянного напряжения в переменное.
  2. Аккумулятор – позволяет накапливать электричество для дальнейшего использования.
  3. Стабилизатор напряжения – способен держать вольтаж на нужном уровне.
  4. Контроллер заряда – обеспечивает стабильно накопление энергии в АКБ.
  5. Крепления и крепежи для солнечных батарей – обеспечивают их фиксацию на крыше.
  6. Стойка и трекер для солнечных батарей – регулируют направление.
  7. Коннекторы для СБ – это специальные замки на конце провода. Служат для лучшей стыковки.

Таким образом, чтобы построить экологически чистый и автономный дом придется раскошелится и приобрести все это дополнительное оборудование.

Виды солнечных батарей: сравнительный обзор конструкций и советы по выбору панелей

Альтернативная энергетика максимально развивается в Европе, показывая результатами свою перспективность. Появляются новые виды солнечных батарей, повышается их КПД.

При желании обеспечить работу промышленного здания или жилого помещения за счет энергии солнца, необходимо предварительно узнать об отличиях оборудования, понять, какие солнечные панели подходят под климатические условия определенного региона.

Мы поможем разобраться в этом вопросе. В статье рассмотрен принцип работы фотоэлектрических преобразователей, приведен обзор разных видов солнечных батарей с указанием их характеристик, преимуществ и недостатков. Ознакомившись с материалом, вы сможете сделать правильный выбор для обустройства эффективной гелиосистемы.

Принцип работы солнечных панелей

Подавляющее большинство солнечных панелей являются в физическом смысле фотоэлектрическими преобразователями. Электрогенерирующий эффект возникает в месте полупроводникового p-n перехода.

Панель состоит из двух кремниевых пластин с различными свойствами. Под действием света в одной из них возникает недостаток электронов, а в другой – их избыток. Каждая пластина имеет токоотводящие полоски из меди, которые подсоединяются к преобразователям напряжения.

Промышленная солнечная панель состоит из множества ламинированных фотоэлектрических ячеек, скрепленных между собой и закрепленных на гибкой или жесткой подложке.

КПД оборудования зависит во многом от чистоты кремния и ориентации его кристаллов. Именно эти параметры пытаются улучшить инженеры последние десятилетия. Основной проблемой при этом является высокая стоимость процессов, которые лежат в основе очищения кремния и расположения кристаллов в одном направлении на всей панели.

Полупроводники фотоэлектрических преобразователей могут изготавливаться не только из кремния, но и из других материалов – принцип работы батареи при этом не изменяется.

Типы фотоэлектрических преобразователей

Классифицируют промышленные солнечные панели по их конструкционным особенностям и типу рабочего фотоэлектрического слоя.

Различают такие виды батарей по типу устройства:

Гибкие тонкопленочные панели постепенно занимают всё большую нишу на рынке благодаря своей монтажной универсальности, ведь установить их можно на большинстве поверхностей с разнообразными архитектурными формами.

По типу рабочего фотоэлектрического слоя солнечные батареи разделяются на такие разновидности:

  1. Кремниевые: монокристаллические, поликристаллические, аморфные.
  2. Теллурий-кадмиевые.
  3. На основе селенида индия- меди-галлия.
  4. Полимерные.
  5. Органические.
  6. На основе арсенида галлия.
  7. Комбинированные и многослойные.
Читайте также:
Что представляет из себя натуральный камень для облицовки фасада + технология отделки каждого элемента

Интерес для широкого потребителя представляют не все типы солнечных панелей, а только лишь первые два кристаллических подвида.

Хотя некоторые другие типы панелей и имеют большие КПД, но из-за высокой стоимости они не получили широкого распространения.

Кремниевые фотоэлектрические элементы довольно чувствительны к нагреву. Базовая температура для измерения электрогенерации составляет 25°C. При её повышении на один градус эффективность панелей снижается на 0,45-0,5%.

Далее будут подробно рассмотрены солнечные панели, которые представляют наибольший потребительский интерес.

Характеристики панелей на основе кремния

Кремний для солнечных батарей изготавливают из кварцевого порошка – размолотых кристаллов кварца. Богатейшие залежи сырья есть в Западной Сибири и Среднем Урале, поэтому перспективы данного направления солнечной энергетики практически безграничны.

Даже сейчас кристаллические и аморфные кремниевые панели занимают уже более 80% рынка. Поэтому стоит рассмотреть их более подробно.

Монокристаллические кремниевые панели

Современные монокристаллические кремниевые пластины (mono-Si) имеют равномерный темно-синий цвет по всей поверхности. Для их производства используется наиболее чистый кремний. Монокристаллические фотоэлементы среди всех кремниевых пластин имеют самую высокую цену, но обеспечивают и наилучший КПД.

Высокая стоимость производства обусловлена сложностью ориентации всех кристаллов кремния в одном направлении. Из-за таких физических свойств рабочего слоя максимальный КПД обеспечивается только лишь при перпендикулярном падении солнечных лучей на поверхность пластины.

Монокристаллические батареи требуют дополнительного оборудования, которое автоматически поворачивает их в течение дня, чтобы плоскость панелей была максимально перпендикулярна солнечным лучам.

Слои кремния с односторонне ориентированными кристаллами вырезаются из цилиндрического бруска металла, поэтому готовые фотоэлектрические блоки имеют вид закруглённого по углам квадрата.

К преимуществам монокристаллических кремниевых батарей относят:

  1. Высокий КПД со значением 17-25%.
  2. Компактность – меньшая площадь размещения оборудования из расчета на единицу мощности, в сравнении с поликристаллическими кремниевыми панелями.
  3. Долговечность – достаточная эффективность генерации электроэнергии обеспечивается до 25 лет.

Недостатков у таких батарей всего два:

  1. Высокая стоимость и длительная окупаемость.
  2. Чувствительность к загрязнению. Пыль рассеивает свет, поэтому у покрытых ею солнечных панелей резко снижается КПД.

Из-за потребности в прямых солнечных лучах монокристаллические солнечные панели устанавливаются в основном на открытых площадках или на высоте. Чем ближе местность к экватору и чем больше в ней солнечных дней, тем более предпочтительна установка именно этого типа фотоэлектрических элементов.

Поликристаллические солнечные батареи

Поликристаллические кремниевые панели (multi-Si) имеют неравномерный по интенсивности синий окрас из-за разносторонней ориентированности кристаллов. Чистота кремния, используемого при их производстве, несколько ниже, чем у монокристаллических аналогов.

Разнонаправленность кристаллов обеспечивает высокий КПД при рассеянном свете – 12-18%. Он ниже, чем в однонаправленных кристаллах, но в условиях пасмурной погоды такие панели оказываются более эффективны.

Неоднородность материала приводит и к снижению себестоимости производства кремния. Очищенный металл для поликристаллических солнечных панелей без особых ухищрений заливается в формы.

На производстве используются специальные технические приемы для формирования кристаллов, однако их направленность не контролируется. После остывания кремний нарезают слоями и обрабатывают по специальному алгоритму.

Поликристаллические панели не требуют постоянной ориентации в сторону солнца, поэтому для их размещения активно используются крыши домов и промышленных зданий.

К достоинствам солнечных батарей с разнонаправленными кристаллами относят:

  1. Высокая эффективность в условиях рассеянного света.
  2. Возможность стационарного монтажа на крышах зданий.
  3. Меньшая стоимость по сравнению с монокристаллическими панелями.
  4. Длительность эксплуатации – падение эффективности через 20 лет эксплуатации составляет всего 15-20%.

Недостатки у поликристаллических панелей также имеются:

  1. Пониженный КПД со значением 12-18%.
  2. Относительная громоздкость – требуется больше пространства для установки из расчета на единицу мощности в сравнении с монокристаллическими аналогами.

Поликристаллические солнечные панели завоевывают всё большую рыночную долю среди других кремниевых батарей. Это обеспечивается широкими потенциальными возможностями для удешевления стоимости их производства. Ежегодно увеличивается и КПД таких панелей, стремительно приближаясь к 20% у массовых продуктов.

Солнечные панели из аморфного кремния

Механизм производства солнечных панелей из аморфного кремния принципиально отличается от изготовления кристаллических фотоэлектрических элементов. Здесь используется не чистый неметалл, а его гидрид, горячие пары которого осаждаются на подложку.

В результате такой технологии классические кристаллы не образуются, а затраты на производство резко снижаются.

На данный момент существует уже три поколения панелей из аморфного кремния, в каждом из которых заметно повышается КПД. Если первые фотоэлектрические модули имели эффективность 4-5%, то сейчас на рынке массово продаются модели второго поколения с КПД 8-9%.

Аморфные панели последней разработки имеют эффективность до 12% и уже начинают появляться в продаже, но они пока ещё достаточно дорогие.

За счет особенностей данной производственной технологии, создать слой кремния можно как на жесткой, так и на гибкой подложке. Из-за этого модули из аморфного кремния активно используются в гибких тонкоплёночных солнечных модулях. Но варианты с эластичной подложкой стоят намного дороже.

Физико-химическая структура аморфного кремния позволяет максимально поглощать фотоны слабого рассеянного света для генерации электроэнергии. Поэтому такие панели удобны для применения в северных районах с большими свободными площадями.

Не снижается эффективность батарей на основе аморфного кремния и при высокой температуре, хотя они и уступают по этому параметру панелям из арсенида галлия.

Читайте также:
Тепловой насос для бассейна: как выбрать, устройство, установка

Подытоживая, можно указать такие преимущества аморфных солнечных панелей:

  1. Универсальность – возможность изготовления гибких и тонких панелей, монтаж батарей на любые архитектурные формы.
  2. Высокий КПД при рассеянном свете.
  3. Стабильная работа при высоких температурах.
  4. Простота и надежность конструкции. Такие панели практически не ломаются.
  5. Сохранение работоспособности в сложных условиях – меньшее падение производительности при запыленности поверхности, чем у кристаллических аналогов

Срок службы таких фотоэлектрических элементов, начиная со второго поколения, составляет 20-25 лет при падении мощности в 15-20%. К недостаткам панелей из аморфного кремния можно отнести лишь потребность в бо́льших площадях для размещения оборудования требуемой мощности.

Обзор бескремниевых устройств

Некоторые солнечные панели, изготовленные с применением редких и дорогостоящих металлов, имеют КПД более 30%. Они в разы дороже своих кремниевых аналогов, но всё-таки заняли высокотехнологичную торговую нишу, благодаря своим особенным характеристикам.

Солнечные панели из редких металлов

Существует несколько типов солнечных панелей из редких металлов, и не все они имеют КПД выше, чем у монокристаллических кремниевых модулей.

Однако способность работать в экстремальных условиях позволяет производителям таких солнечных панелей выпускать конкурентоспособную продукцию и проводить дальнейшие исследования.

Основными сплавами, применяемыми для изготовления фотоэлектрических элементов, являются теллурид кадмия (CdTe), селенид индия- меди-галлия (CIGS) и селенид индия-меди (CIS).

Кадмий – токсический металл, а индий, галлий и теллур являются довольно редкими и дорогостоящими, поэтому массовое производство солнечных панелей на их основе даже теоретически невозможно.

КПД таких панелей находится на уровне 25-35%, хотя в исключительных случаях может доходить до 40%. Ранее их применяли в основном в космической отрасли, а сейчас появилось новое перспективное направление.

Из-за стабильной работы фотоэлементов из редких металлов при температурах 130-150°C их используют в солнечных тепловых электростанциях. При этом лучи солнца от десятков или сотен зеркал концентрируются на небольшой панели, которая одновременно генерирует электроэнергию и обеспечивает передачу тепловой энергии водяному теплообменнику.

В результате нагрева воды образуется пар, который заставляет вращаться турбину и генерировать электроэнергию. Таким образом солнечная энергия преобразуется в электрическую одновременно двумя путями с максимальной эффективностью.

Полимерные и органические аналоги

Фотоэлектрические модули на основе органических и полимерных соединений начали разрабатывать только в последнем десятилетии, но исследователи уже добились значительных успехов. Наибольший прогресс демонстрирует европейская компания Heliatek, которая уже оснастила органическими солнечными панелями несколько высотных зданий.

Толщина её рулонной пленочной конструкции типа HeliaFilm составляет всего 1 мм.

При производстве полимерных панелей используются такие вещества, как углеродные фуллерены, фталоцианин меди, полифенилен и другие. КПД таких фотоэлементов уже достигает 14-15%, а стоимость производства в разы меньше, чем кристаллических солнечных панелей.

Остро стоит вопрос срока деградации органического рабочего слоя. Пока что достоверно подтвердить уровень его КПД через несколько лет эксплуатации не представляется возможным.

Преимуществами органических солнечных панелей являются:

  • возможность экологически безопасной утилизации;
  • дешевизна производства;
  • гибкая конструкция.

К недостаткам таких фотоэлементов можно отнести относительно низкий КПД и отсутствие достоверной информации о сроках стабильной работы панелей. Возможно, что через 5-10 лет все минусы органических солнечных фотоэлементов исчезнут, и они станут серьезными конкурентами для кремниевых пластин.

Какую солнечную панель выбрать?

Выбор солнечных панелей для загородных домов на широте 45-60° не труден. Здесь стоит рассматривать лишь два варианта: поликристаллические и монокристаллические кремниевые панели.

При дефиците места предпочтение лучше отдать более эффективным моделям с односторонней ориентацией кристаллов, при неограниченной площади рекомендуется приобрести поликристаллические батареи.

Выбирать конкретного производителя, требуемую мощность и дополнительное оборудование лучше при участии менеджеров компаний, занимающихся продажей и установкой такого оборудования. Следует знать, что качество и цена фотоэлектрических модулей у крупнейших производителей отличаются мало.

Следует учитывать, что при заказе комплекта оборудования «под ключ», стоимость самих солнечных панелей будет составлять всего лишь 30-40% от общей суммы. Сроки окупаемости таких проектов составляют 5-10 лет, и зависят от уровня энергопотребления и возможности продажи излишков электроэнергии в городскую сеть.

Некоторые мастера предпочитают собирать солнечные батареи собственноручно. На нашем сайте есть статьи с подробным описанием технологии изготовления таких панелей, их подключению и обустройству отопительных гелиосистем .

Выводы и полезное видео по теме

Представленные видеоролики показывают работу различных солнечных панелей в реальных условиях. Также они помогут разобраться в вопросах выбора сопутствующего оборудования.

Правила выбора солнечных панелей и сопутствующего оборудования:

Виды солнечных панелей:

Тестирование монокристаллической и поликристаллической панелей:

Для населения и небольших промышленных объектов реальной альтернативы кристаллическим кремниевым панелям пока что нет. Но темпы разработки новых типов солнечных батарей позволяют надеяться, что скоро энергия солнца станет главным источником электроэнергии во многих загородных домах.

Всем заинтересованным в вопросе выбора и использования солнечных батарей предлагаем оставлять комментарии, задавать вопросы и участвовать в обсуждениях. Форма для связи расположена в нижнем блоке.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: