Купуючи сонячні панелі для використання в побутових цілях енергію сонячного випромінювання, будь-якому споживачеві бажано знати гарантійні терміни працездатності таких панелей.
Як відомо, наявні в продажу сонячні батареї класифікуються за показником своєї потужності, який, в свою чергу, залежить від розміру панелі і які використовують для остаточної її роботи термоелектричних перетворювачів. Зокрема, проводяться сонячні панелі або на кремнієвих, тонкоплівкових елементах, або на моно- або полікристалічних. Останні могутніше, дорожче, але займають менший простір на даху.
Залежність надійності сонячної батареї від типу робочих елементів
Загальний принцип дії сонячної батареї представлений на рис. 1.
Рис.1: 1 - Світловий потік; 2 - Верхній контакт панелі; 3 - Верхній шар фотоелемента (p); 4 - Проміжний шар фотоелемента (pn перехід); 5 - Нижній шар фотоелемента (n); 6 - Нижній контакт панелі.
Очевидно, що на термін служби сонячних батарей будуть впливати довговічність покриття фотоелемента і коефіцієнт корисної дії панелі при трансформації її освітленості в фактичне значення сили струму.
Довговічність покриття сонячних батарей
Цей параметр буде визначатися стабільністю властивостей панелі при їй нагріванні і ефективністю протидії матеріалу зовнішніх механічних впливів. Існують стандартні випробування працездатності сонячних батарей, які регламентуються і встановлюються спеціальною програмою Potential Induced Degradation Test (PID) - тестом ступеня деградації сонячних елементів. Згідно з даними PID-тестування, найбільшу стабільність показують сонячні батареї, зібрані на полікристалічних , Багатошарових модулях, які повністю зберігають свою працездатність при нагріванні до 50 ... 60 0С. тонкоплівкові (Або аморфні) сонячні батареї при цьому допускають нагрів тільки до 25 ... 35 0С, після чого різко втрачають свою потужність. Пояснюється це сукупним і несприятливим впливом наступних факторів:
- поступовим, але незмінним руйнуванням герметизуючої плівки лицьового контакту 1 (див. рис.1);
- руйнуванням заднього контакту панелі 6 і поступовим зниженням прозорості прошарку між сонячними елементами і огороджувальних склом.
Механізм цих явищ полягає в наступному. Вологостійкість сонячній батареї забезпечує спеціальний герметик, який в плином часу руйнується ультрафіолетовим випромінюванням сонця. При цьому збільшується надходження зовнішньої вологи в простір між шарами 3, 4 і 5 фотоелемента. Відбувається корозія електричних контактів сонячної панелі, в результаті чого зростає їх електроопір. Згодом контакти руйнуються (на щастя, це відбувається не скоро - навіть в дешевих виконаннях сонячні батареї зберігають свою працездатність протягом 8 ... 10 років).
Побічно оцінити працездатність і, таким чином, визначити фактичний термін служби сонячних батарей можна по вольтамперной характеристиці установки (див. Рис. 2), де наведено графік потужності батареї в залежності від навантаження при звичайних умовах експлуатації сонячної панелі.
Мал. 2
Якщо вольтамперная характеристика стабільна в діапазоні напруги холостого ходу (як на рис.2), або незначно змінюється, то сонячна батарея зберігає свою працездатність, оскільки потужність батареї в цьому випадку залежить тільки від рівня освітленості, а не від сумарних втрат напруги при розігріві панелі. Коефіцієнт корисної дії сонячної панелі в подібних умовах буде залишатися на заявленому виробником рівні.
Довговічність акумуляторів сонячних батарей
З усіх компонентів панелі найменшу довговічність мають акумулятори. Для визначення їх працездатності слід при покупці сонячної панелі з'ясувати тип акумулятора: якщо це звичайні кислотно-свинцеві, то гарантований термін їх експлуатації не перевищить 5 років, що в кілька разів менше гарантійного терміну роботи самої панелі. Оцінити термін служби сонячних батарей в такому випадку доцільно за ступенем розряду акумулятора (див. Рис.3). Якщо фактична ємність акумулятора не перевищує 35 ... 40%, то його необхідно готувати до заміни.
Як вибрати сонячну батарею з максимальним терміном служби
В останніх конструкціях сонячних панелей використовується конструктивне рішення, що забезпечує істотне збільшення терміну працездатності сонячних батарей. Воно полягає в пасивному охолодженні робочих поверхонь сонячних панелей. В їх конструкцію монтуються кристали кварцового скла, які відображають шкідливу інфрачервоне випромінювання від поверхні батареї.
Варто звертати увагу і на маркування сонячних панелей. Розрізняють три основних рівня якості:
- Grade A: при тесті на старіння фактичне зниження потужності не перевищує 5%;
- Grade B: фактичне зниження потужності не перевищує 30%;
- Grade C: фактичне зниження потужності перевищує 30%.
Таким чином, вже з маркування можна достовірно визначати ймовірний термін служби сонячних батарей.
