Требования к освещению рабочих мест — на производстве и в офисе

III. Требования охраны труда, предъявляемые к организации рабочих мест

III. Требования охраны труда, предъявляемые к организации

21. При организации рабочих мест охрана труда работников обеспечивается:

1) защитой работников от воздействия вредных и (или) опасных производственных факторов;

2) рациональным размещением технологического оборудования в производственных помещениях и вне их: обеспечением безопасного расстояния между оборудованием, оборудованием и стенами, колоннами, безопасной шириной проходов и проездов;

3) удобным и безопасным обращением с материалами, заготовками, полуфабрикатами;

4) регулярным техническим обслуживанием и ремонтом технологического оборудования, инструмента и приспособлений;

5) защитой работников от неблагоприятных метеорологических факторов.

22. Рабочие места следует располагать вне линии движения грузов, перемещаемых с помощью грузоподъемных средств.

23. Планировка рабочего места должна обеспечивать свободный проход и доступ работников к пультам и органам управления технологическим оборудованием, удобство и безопасность действий при выполнении производственных операций, а также возможность быстрой эвакуации работников при возникновении аварийной ситуации.

24. Технологическое оборудование, обслуживаемое несколькими работниками, должно иметь пусковое устройство только в одном месте на пульте управления. Устройства для остановки оборудования должны быть на всех рабочих местах. Работодатель должен с помощью технических или организационных мероприятий не допускать несанкционированное управление технологическим оборудованием.

25. Площадки, предназначенные для обслуживания технологического оборудования, должны иметь высоту от настила до конструктивных элементов производственного помещения не менее 2,0 м. В галереях, тоннелях и на эстакадах допускается уменьшение указанной высоты до 1,8 м.

Требования данного пункта распространяются также на площадки, предназначенные для перехода через оборудование или коммуникации.

Требования данного пункта не распространяются на рабочие места при осуществлении добычи подземным способом (угольных шахт).

26. Рабочие места в зависимости от вида работ оборудуются верстаками, стеллажами, столами, шкафами, инструментальными тумбочками для удобного размещения материалов, оснастки, заготовок, готовых изделий, хранения инструмента и приспособлений и безопасного выполнения работ.

Расположение на рабочем месте верстаков, стеллажей, столов, шкафов, инструментальных тумбочек не должно стеснять действия работников и препятствовать перемещению работников в процессе эксплуатации, технического обслуживания и ремонта технологического оборудования.

27. Минимальная ширина одиночных проходов к рабочим местам и на рабочих местах с учетом выступающих частей технологического оборудования должна быть не менее 0,6 м (для вновь вводимых объектов – не менее 1 м).

Движущиеся, вращающиеся и выступающие части технологического оборудования и вспомогательных механизмов должны быть ограждены или расположены так, чтобы исключалась возможность травмирования работников.

Требования данного пункта не распространяются на рабочие места при осуществлении добычи подземным способом (угольных шахт).

28. Загромождение рабочих мест, а также проходов и проездов материалами, оснасткой, заготовками, готовыми изделиями, отходами производства и тарой запрещается.

29. Организация рабочих мест должна обеспечивать возможность их ежесменной уборки.

Применение сжатого воздуха для уборки рабочих мест, для обдувки деталей (изделий), технологического оборудования и одежды запрещается, за исключением случаев, когда в технической (эксплуатационной) документации организации-изготовителя допускается обдув деталей (изделий) технологического оборудования сжатым воздухом. При этом должны быть разработаны мероприятия по безопасному выполнению работ по обдувке деталей (изделий) технологического оборудования.

Требования к рабочему месту в 2021 году

  • 1 Кто обязан соблюдать новые требования
  • 2 Требования к рабочему месту
  • 3 Требования к помещениям
  • 4 Подводим итоги:

Постановлением главы Роспотребнадзора от 2 декабря 2020 № 40 утверждены новые санитарные правила. Новый СанПин СП 2.2.3670-20 описывает требования к организации рабочих мест и технологических процессов. Подробности в этом материале.

Кто обязан соблюдать новые требования

Требования к рабочим местам, установленные СанПин СП 2.2.3670-20, обязательны к соблюдению и исполнению работодателями — юридическими лицами и предпринимателями. Период действия новых санитарных правил ограничен сроком 6 лет — с 01.01.2021 по 01.01.2027.

Требования к рабочему месту

В зависимости от положения, в котором описана рабочая деятельность, требования можно разделить на:

  1. Требования к рабочему месту для работы стоя:
    • пространство для стоп по высоте, глубине и ширине — не меньше 15, 15 и 53 см соответственно;
    • рабочее место для работы стоя рекомендовано оборудовать сиденьем-поддержкой.
  1. Требования к рабочему месту для работы сидя (пространство для размещения ног):
    • по ширине и высоте — не меньше 50 и 60 см соответственно;
    • по глубине на уровне колен и уровне стоп — 45 и 60 см соответственно.

Про наличие подставки для ног на месте для сидячей работы в новом СанПин не упоминается.

Для сотрудников с рабочей сменой свыше 12 часов и предусматривающей перерыв на сон оборудуйте спальное место и место для приема пищи. А место для работы сотрудника-инвалида — в соответствии с его индивидуальной реабилитационной программой.

Когда гигиенические показатели по тяжести и напряженности труда на рабочем месте выше нормативов, предприятию стоит использовать и применять:

  • механизацию и автоматизацию используемых технологий;
  • оборудование для снижение влияния факторов трудового процесса;
  • оснащение рабочего места с учетом физиолого-анатомических особенностей сотрудника;
  • специальные режимы труда и отдыха;
  • чередование видов деятельности за одну смену;
  • большее количество выполняемых одним работником операций при работе на конвейере.

Полезная информация от КонсультантПлюс

Смотрите перечень правил и инструкций по охране труда, подготовленный специалистами справочно-правовой системы (это бесплатно).

Требования к помещениям

Требования к размерам рабочих помещений (разделы V, XXII СП 2.2.3670-20) представлены в таблице:

Условие Площадь помещения, кв. м.
Категория энерготрат Iа — Iб, легкая физическая работа 15
Категория энерготрат IIа — IIб, работа средней тяжести 25
Категория энерготрат III, тяжелая работа 30
Норма площади помещения на 1 работника не менее 4,5
Норма площади помещения с ПК на базе электронно-лучевой трубки не менее 6
Норма площади помещения с плазменными или жидкокристаллическими экранами не менее 4,5
Читайте также:
Чем облицевать камин - советы по облицовке

Помимо требований к площадям СанПин СП 2.2.3670-20 устанавливает ряд других требований к помещениям с оборудованными рабочими местами:

  • ПК следует размещать так, чтобы освещение не превышало гигиенических нормативов (п. 2 ст. 38 Закона от 30.03.199 № 52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения»);
  • несколько предметов промышленного оборудования, производящего электромагнитное излучение, в одном помещении необходимо располагать так, чтобы сумма излучаемой ими энергии не превышала гигиенические нормативы для рабочего места;
  • покрытия полов в помещениях, в которых ведется работа с агрессивными жидкостями, должны быть устойчивы к воздействию этих химикатов, не допускать сорбцию;
  • в помещениях, в которых работа ведется круглосуточно, и отсутствует возможность естественного проветривания, предусмотрите системы вентиляции и кондиционирования воздуха (или иные средства и приспособления) для поддержания заданной температуры воздуха в помещении круглогодично;
  • в помещениях для работы с едкими химикатами оборудуйте души (гидранты, автоматические фонтанчики), чтобы была возможность смыть водой химвещество, попавшее на кожу или в глаза;
  • при входе в производственные помещения должны быть предусмотрены оборудованные места для чистки обуви со специальными приспособлениями;
  • входы в производственные помещения должны быть оснащены оборудованием, не позволяющем проникать холодному воздуху с улицы.

Приемная 8-(38822)-6-42-27

  • Руководство
  • Структура
  • Функции и полномочия
  • История
  • Пресс-служба
  • 95 лет Санитарной слyжбе
  • Памятки населению
  • 75 лет ПОБЕДЫ
  • Защита прав потребителей
  • Направления деятельности
  • Гигиеническое обучение
  • Здоровый образ жизни
  • Рекомендации гражданам
  • Статические материалы
  • Профилактическая дезинфекция
  • Приказы
  • Постановления
  • Нормативные документы
  • Противодействие коррупции
  • Информационная безопасность
  • Общая информация
  • Структура
  • Этапы инспекции
  • Перечень документов
  • Правила рассмотрения жалоб
  • Платные услуги
  • Для заявителей
  • Общая информация
  • Структура
  • Аттестаты и лицензии
  • Область аккредитации
  • Информация для заказчиков
  • Информация для заявителей
  • Прейскурант на гос. услуги
  • Прейскурант на платные услуги
  • Фотогалерея
  • Видеогаллерея

Организация освещенности на рабочих местах

  • размер шрифта уменьшить размер шрифта увеличить размер шрифта
  • Печать
  • Эл. почта

Недостаточное освещение влияет на функционирование зрительного аппарата, то есть определяет зрительную работоспособность, влияющую на психику человека, его эмоциональное состояние, вызывает усталость центральной нервной системы, возникающей в результате прилагаемых усилий для опознания четких или сомнительных сигналов.

Установлено, что свет, помимо обеспечения зрительного восприятия, воздействует на нервную оптико-вегетативную систему, систему формирования иммунной защиты, рост и развитие организма и влияет на многие основные процессы жизнедеятельности, регулируя обмен веществ и устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды. Сравнительная оценка естественного и искусственного освещения по его влиянию на работоспособность показывает преимущество естественного света.

Важно отметить, что не только уровень освещенности, а все аспекты качества освещения оказывают влияние на организм человека. Можно упомянуть, что неравномерное освещение может создавать проблемы адаптации, снижая видимость. Работая при освещении плохого качества или низких уровней, люди могут ощущать усталость глаз и переутомление, что приводит к снижению работоспособности. В ряде случаев это может привести к головным болям. Причинами во многих случаях являются слишком низкие уровни освещенности, слепящее действие источников света и соотношение яркостей. Головные боли также могут быть вызваны пульсацией освещения. Таким образом, становится очевидно, что неправильное освещение представляет значительную угрозу для здоровья работников.

Для оптимизации условий труда имеет большое значение освещение рабочих мест. Задачи организации освещённости рабочих мест следующие: обеспечение различаемости рассматриваемых предметов, уменьшение напряжения и утомляемости органов зрения. Производственное освещение должно быть равномерным и устойчивым, иметь правильное направление светового потока, исключать слепящее действие света и образование резких теней.

Различают естественное, искусственное и совмещенное освещение.

Обследование условий освещения заключается в замерах, визуальной оценке или определении расчетным путем следующих показателей:

1. Искусственная освещенность.

2. коэффициент естественной освещенности;

3. коэффициент пульсации освещенности;

4. яркость освещения

Нерациональное искусственное освещение может проявляться в несоответствии нормам следующих параметров световой среды: недостаточная освещенность рабочей зоны, повышенная пульсация светового потока (более 20 %), повышенная яркость. Известно, что при длительной работе в условиях недостаточной освещенности и при нарушении других параметров световой среды зрительное восприятие снижается, развивается близорукость, болезнь глаз, появляются головные боли.

Обеспечение требований санитарных норм к факторам световой среды для рабочих мест персонала, занятого на зрительно напряженных работах, и для рабочих мест в учебных классах и аудиториях образовательных учреждений является важным фактором создания комфортных условий для органа зрения.

Очень важным показателем световой среды является искусственная освещенность, определяющийся прямым измерением и измеряющийся в люксах (лк).

Искусственное освещение – освещение созданное искусственными источниками света. Может быть общим, местным (локальным) или комбинированным.

Для создания общего освещения, его еще называют «верхний свет», светильники размещаются в верхней зоне помещения (потолочное или настенное расположение) равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение). Общее освещение в интерьере объединяет все пространство в единое целое и по своей интенсивности должно приближаться к естественному.

Местное освещение (или локальное) — освещение, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на освещаемых поверхностях. К местному освещению относятся настольные лампы и пр. Использование только местного освещения без общего недопустимо.

Комбинированное освещение — освещение, при котором к общему освещению добавляется местное. На практике чаще всего используется именно этот тип.

Искусственное освещение так же подразделяется на рабочее, аварийное, охранное и дежурное.

Рабочее освещение — освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне зданий. Рабочее освещение следует предусматривать для всех помещений зданий, а также участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.

Аварийное освещение разделяется на освещение безопасности и эвакуационное.

Освещение безопасности — освещение для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения.

Эвакуационное освещение — освещение для эвакуации людей из помещения при аварийном отключении освещения.

Читайте также:
Установка балконной защелки

Дежурное освещение — освещение в нерабочее время.

К основным источникам искусственного освещения относятся:

Лампа накаливания – это электрический источник света, который излучает световой поток в результате накала проводника из тугоплавкого металла (вольфрама). Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди всех чистых металлов (3693 К). Нить накала находится в стеклянной колбе, заполненной инертным газом (аргоном, криптоном, азотом). Инертный газ предохраняет нити накаливания, от окисления. Для ламп накаливания небольшой мощности (25 Вт) изготавливают вакуумные колбы, которые не заполняются инертным газом. Стеклянная колба препятствует негативному воздействию атмосферного воздуха на вольфрамовую нить.

Лампы накаливания делятся на разновидности:

2. Аргоновые (азот-аргоновые);

3. Криптоновые (+10 % яркости от аргоновых);

4. Ксеноновые (в 2 раза ярче аргоновых);

5. Галогенные (состав I или Br, в 2,5 раза ярче аргоновых, высокий срок службы);

6. Галогенные с двумя колбами (улучшенный галогенный цикл за счёт лучшего нагрева внутренней колбы);

7. Ксенон-галогенные (состав Xe + I или Br, до 3х раз ярче аргоновых);

8. Ксенон-галогенные с отражателем ИК-излучения;

9. Накаливания с покрытием, преобразующим ИК-излучение в видимый диапазон (новинка). Достоинства:

мгновенное зажигание при включении;

небольшие габаритные размеры;

широкий диапазон мощностей.

небольшой срок службы – до 1000 часов;

низкий КПД. (только десятая часть потребляемой лампой электрической энергии преобразуется в видимый световой поток) остальная энергия преобразуется в тепловую.

Люминесцентные лампы, называемые еще, лампами дневного света, представляют собой запаянную с обоих концов стеклянную трубку, изнутри покрытую тонким слоем люминофора. Сама лампа заполнена инертным газом – аргоном при очень низком давлении. Внутри лампы содержится небольшое количество ртути, которая, нагреваясь, превращается в ртутные пары.

Люминесцентные лампы – это те же лампы накаливания, но с небольшими усовершенствованиями. Принцип свечения в них базируется на разогреве, вольфрамового элемента, электрический разряд в смеси инертных газов и паров ртути, который содержится в стеклянной колбе, вызывает излучение в ультрафиолетовом спектре, (т.е. невидимом для человека). Это излучение поглощается специальным составом, которым колба покрыта изнутри, что и вызывает свечение, которое человеческий глаз может воспринимать. Состав, который вызывает свечение, называется люминофором, представляет собой смесь разных веществ на основе фосфора. Он имеет различные цвета, не только белый.

Именно люминофор обеспечивает мощность свечения лампы дневного света в несколько раз выше, чем у обычных ламп накаливания (имея такой же уровень потребления электроэнергии – примерно в 5 раз), поэтому их и называют энергосберегающими. Вольфрамовая нить после розжига продолжает гореть, но лишь в качестве поддержки тлеющего разряда.

В зависимости от назначения целевого использования, люминесцентные лампы условно разделены на категории по диапазонам температур свечения:

до 2700 градусов – лампы люминесцентные т.н. мягкого света;

от 2700 до 4200 градусов – дневного света;

от 4200 до 6400 градусов – холодного света.

В зависимости от условий предполагаемой эксплуатации, в лампах может быть встроен механизм запуска – со стартером, электронным либо электромагнитным балластом.

Также лампы могут существенно отличаться размерами и формой самих стеклянных колб, а так же могут иметь различные патроны. Зачастую встречаются прямые и спиралевидные лампы

хорошая светоотдача и более высокий КПД (в сравнении с лампами накаливания);

разнообразие оттенков света;

длительный срок службы (2000 -20000 часов в отличие от 1000 у ламп накаливания), при соблюдении определенных условий.

химическая опасность (ЛЛ содержат ртуть в количестве от 10 мг до 1 г);

неравномерный, неприятный для глаз, иногда вызывающий искажения цвета, освещённых предметов (существуют лампы с люминофором спектра, близкого к сплошному, но имеющие меньшую светоотдачу);

Со временем люминофор срабатывается, что приводит к изменению спектра, уменьшению светоотдачи и как следствие понижению КПД ЛЛ;

мерцание лампы с удвоенной частотой питающей сети;

наличие дополнительного приспособления для пуска лампы — пускорегулирующего аппарата (громоздкий дроссель с ненадёжным стартером);

Ртутные лампы относятся к отходам первого класса опасности и подлежат утилизации.

Светодиодный светильник – это самостоятельное устройство. Данный светильник состоит из корпуса, светодиодного источника света и преобразователя питания.

В светодиодных лампах или светильниках (от аббревиатуры LED, Light Emitting Diode) в качестве источника света используются светодиоды, данный вид светильников применяются для промышленного, бытового и уличного освещения.

Принцип свечения светодиодов в светодиодной лампе позволяет использовать в производстве и работе самой лампы безопасные компоненты. Светодиодные лампы не содержат ртутьсодержащих веществ, в отличии от энергосберегающих ламп и люминесцентные светильников, поэтому являются одним из самых экологически чистых источников света.

Преимущество светодиодного светильника – это низкое энергопотребление, средняя мощность светодиодной лампы — от 1 до 7 Вт., светильник также отличается долгим сроком службы от 30000 до 50000 и более часов, он прост в установке, имеет более низкую температура корпуса по сравнению с лампой накаливания, имеет хорошую яркость, высокую механическую прочность, зачастую небольшие габариты, к тому же LED-лампы выпускаются под все самые распространенные патроны: Е27, Е14, GU10 и MR16.

К недостаткам можно отнести высокую стоимость ламп и светильников.

Коэффициент пульсации освещенности (Кп). Коэффициент пульсации освещенности — это критерий оценки глубины колебаний (изменений) освещенности, создаваемой осветительной установкой, во времени.

Требования к коэффициенту пульсации освещенности наиболее жесткие для рабочих мест с ПЭВМ — не более 5%. Для других видов работ требования к коэффициенту пульсации освещенности (Кп) менее жесткие, но величина Кп должна быть не более 15%. Лишь для самых грубых зрительных работ допускается большее значение (Кп), но не более 20%.

Местное освещение (если его применяют) не должно создавать бликов на поверхности экрана и увеличивать освещенность экрана ПЭВМ более 300 лк.

Читайте также:
Электрические котлы ПРОТЕРМ – история бренда, конструкция, возможные проблемы

Освещенность на сетчатке глаза от любого знака, требующего различения, оказывается ниже физиологически необходимой величины, равной 6–6,5 лк. Необходимая освещенность регулируется размером зрачка от 2 мм (при очень высокой освещенности) до 8 мм (при предельно низкой освещенности для самых грубых работ). Установлено, что уровни оптимальной яркости поверхностей находятся в пределах от 50 до 500 д/м2. Оптимальная яркость экрана дисплея составляет 75–100 кд/м2. При такой яркости экрана и яркости поверхности стола в пределах 100–150 кд/м2 обеспечивается продуктивность работы зрительного аппарата на уровне 80–90 %, сохраняется постоянство размера зрачка на допустимом уровне 3–4 мм.

Увеличение коэффициента пульсации освещенности Кп снижает зрительную работоспособность человека, повышает утомляемость. Особенно это проявляется у учащихся, в первую очередь у школьников до 13–14 лет, когда зрительная система еще формируется.

Установлено, что реально повышенная пульсация освещенности оказывает негативное воздействие на центральную нервную систему, причем в большей степени — непосредственно на нервные элементы коры головного мозга и фоторецепторные элементы сетчатки глаз. У человека снижается работоспособность: появляется напряжение в глазах, повышается усталость, труднее сосредотачиваться на сложной работе, ухудшается память, чаще возникает головная боль. Отрицательное воздействие пульсации возрастает с увеличением ее глубины.

Коэффициент естественной освещенности

Освещённость поверхности представляет отношение падающего светового потока к площади освещённой поверхности.

В строительной светотехнике в качестве источника естественного света для помещений здания рассматривается небосвод. Поскольку яркость отдельных точек небосвода изменяется в значительных пределах и зависит от положения солнца, степени и характера облачности, степени прозрачности атмосферы и других причин, установить значение естественной освещённости в помещении в абсолютных единицах (лк) невозможно.

Поэтому для оценки естественного светового режима помещений используется относительная величина, позволяющая учесть неравномерную яркость неба, – так называемый коэффициент естественной освещенности (КЕО)

Коэффициент естественной освещённости em в какой-либо точке помещения М представляет отношение освещённости в этой точке Евm к одновременной наружной освещённости горизонтальной плоскости Ен, находящейся на открытом месте и освещаемой диффузным светом всего небосвода. КЕО измеряется в относительных единицах и показывает, какую долю в процентах в данной точке помещения составляет освещённость от одновременной горизонтальной освещённости под открытым небом, т.е.:

Коэффициент естественной освещённости является величиной, нормируемой санитарно-гигиеническими требованиями к естественному освещению помещений.

Яркость — это сила света, излучаемая единицей площади поверхности в определенном направлении. Единица измерения яркости – кандела на метр квадратный (кд/м2).

Поверхность сама по себе может излучать свет, как поверхность лампы, или отражать свет, который поступает из другого источника, например поверхность дороги.

Поверхности с разными свойствами отражения при одинаковой освещенности будут иметь разную степень яркости.

Яркость, излучаемая поверхностью dA под углом Ф к проекции этой поверхности, равняется отношению силы света, излучаемого в данном направлении, к проекции излучающей поверхности.

Как сила света, так и проекция излучающей поверхности, не зависят от расстояния. Следовательно, яркость также не зависит от расстояния.

Несколько практических примеров:

Яркость поверхности солнца – 2000000000 кд/м2

Яркость люминесцентных ламп – от 5000 до 15000 кд/м2

Яркость поверхности полной луны – 2500 кд/м2

Искусственное освещение дорог – 30 люкс 2 кд/м2

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.

Читайте также:
Штукатурка гипсовая своими руками: приготовление и нанесение

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.

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.

Читайте также:
Что такое анкерный болт и его применение?

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.

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.

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.

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%.

Читайте также:
Современные столы: конструкции, дизайн, оформление и варианты размещения основных видов современных столов (155 фото)

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.

Сравнительный обзор различных видов солнечных батарей

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

При желании обеспечить работу промышленного здания или жилого помещения за счет энергии солнца необходимо предварительно разобраться в отличиях оборудования, ведь для различных климатических зон используются разные типы солнечных панелей.

  • Принцип работы солнечных панелей
  • Типы фотоэлектрических преобразователей
  • Характеристики панелей на основе кремния
    • Монокристаллические кремниевые панели
    • Поликристаллические солнечные батареи
    • Солнечные панели из аморфного кремния
  • Обзор бескремниевых устройств
    • Солнечные панели из редких металлов
    • Полимерные и органические аналоги
  • Какую солнечную панель выбрать?
  • Выводы и полезное видео по теме

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 их работы при этом не изменяется.

Читайте также:
Чем прокрасить металлический столбик забора, чтобы он не проржавел?

Типы фотоэлектрических преобразователей

Классифицируют промышленные солнечные панели по их конструкционным особенностям и типу рабочего фотоэлектрического слоя. Различают такие виды батарей по типу устройства:

  • гибкие;
  • жесткие.

Гибкие тонкопленочные солнечные 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.

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. Меньшая площадь размещения оборудования из расчета на единицу мощности, в сравнении с поликристаллическими кремниевыми панелями.
  3. 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 закрепления на крышах зданий.
  3. Меньшая стоимость по сравнению с монокристаллическими панелями.
  4. Падение эффективности через 20 лет эксплуатации составляет всего 15-20%.

Недостатки у поликристаллических панелей также имеются:

  1. Пониженный КПД со значением 12-18%.
  2. 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:
Ударно канатное бурение скважин: технология

Подытоживая, можно указать такие преимущества аморфных солнечных панелей:

  1. Возможность изготовления гибких и тонких панелей.
  2. Высокий КПД при рассеянном свете.
  3. Установка батарей на любые архитектурные формы.
  4. Стабильная работа при высоких температурах.
  5. Простота и надежность конструкции. Такие панели практически не ломаются.
  6. 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.

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 в ближайшие десятилетия энергия солнца станет главным источником электроэнергии во многих загородных домах и дачах.

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.

Читайте также:
Унитазы с косым выпуском: видео-инструкция по монтажу своими руками, особенности установки тарельчатых, козырьковых изделий, с микролифтом, цена, фото

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.

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.

Читайте также:
Шкаф для спальни или гостиной

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.

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: :???: :?: :!: