Едноосноследяща система с тънкослойни панели

3.3.Едноосноследяща система с тънкослойни панели

Фотоелементи от аморфен силиций (a-Si) се разработват от началото на 80-те години. А-Si фотоелементът имаше своите предимства, защото обещаваше да комбинира добре познатия силиций с много евтините подложки за отлагане чрез широкоплощни технологии за нанасяне на слоеве. Въпреки големите изследователски усилия и големи инвестиции, резултатите са ограничени все още по отношение на качество на продукта и цена на производството.

Аморфният силиций се получава чрез плазмено отлагане на тънки слоеве от газа силан (SiH4). Евтино стъкло може да се използува за подложка, тъй като температурата на отлагане е ниска. Голямо количество от водород се отделя при плазмения процес и този водород е съществен за електрическа компенсация на дефектите в материала и съществено подобряване на качеството му. Много тънки слоеве от порядъка на 1-2 µm са достатъчни тъй като a-Si има голям коефициент на абсорбция. Проводимостта на чист слой е собствена (i-тип), но те могат да се дотират за p- и n-тип чрез добавяне на бор или фосфорни съединения към газа в реактора.

Както е показано на Фигура 17, структурата на слоевете е не просто p-n редуване, но съществува и междинен собствен (i-слой) . В този слой се генерира силно електрично поле, което помага за електрическото разделяне на носителите от дрейфа през прехода.

Лицева стъклена равнина

Метален заден контакт

n- слой

p- слой

собствен i- слой


Фигура. 28. Структура на p-i-n a-Si фотоелемент, (Схема: Fraunhofer ISE, Freiburg, Germany).
При производството се използва комбинация от два или три елемента, защото комбинации от различни материали (съединения с германий и въглерод) могат да доведат до по-добро покриване на слънчевия спектър водещо до по-висока ефективност. На PV пазара се предлагат и фотоелементи с троен преход. Между процесите на отлагане е необходимо разделяне на слоевете на ивици за реализиране на монолитната интеграция.
Проблеми със стабилността

Потребителите на a-Si фотоелементи трябва да се съобразят със факта, че свойствата на материала не са стабилни при осветяване. Ефективността може да деградира с повече от 20%, поради така наречения ефект на Staebler-Wronski. Известни са два начина за намаляване на

Деградацията клони към насищане след определен период на излагане на слънчева светлина. Компаниите продаващи a-Si модули отчитат това чрез преизчисление на “стабилизирана ефективност“ в каталожните данни.

• 
  по-лесно отлагане на слоеве върху широки площи;
  
• 
  необходим е много малко активен материал защото дебелини от 1 µm са достатъчни;
  
• 
  серийно интегриране чрез разделяне на фотоелементи и добре развито структуриране на контактите;
  
• 
  при производствени условия ефективността е винаги под 10%;
  
• 
  при осветяване ефективността деградира, стабилизираната ефективност на модулите е около 6 до 8% за фотоелементи с много преходи и под 6 % фотоелементи с един преход;
  
• 
  фотоелементите с много преходи показват по-добра ефективност и по-добра стабилност, но разходите за производство определено са по-високи.
  

Днес, CdTe фотоелементът е единственият базиран на II-VI съединения, който представлява интерес за индустрията. Производството му е относително лесно и затова са разработени редица производствени технологии.

От всички различни техники (ситопечат, галванично отлагане, spray-пиролиза, изпарение) само технологията за сублимацията от близки разстояния (CSS) е оцеляла до днес. CdTe се отлага под формата на тънък поликристален слой (няколко µm). Завършеният фотоелемент е хетеропреход между CdTe и CdS, но CdS слоя трябва да бъде изключително тънък. Цялата структура използвана днес е показана на Фигура 29.

За разлика от фотоелементите от аморфен силиций, тънкослойните фотоелементи могат да се структурират и свързват последователно върху обща стъклена подложка. В случая с CdTe,

CdTe модулите съдържат определено количество кадмий, който е опасен химичен елемент (канцерогенен и отровен). Много експертни заключения стигат до извода, че в случая с PV модулите няма опасност от здравословни проблеми. Съединението CdTe е стабилно и не се разлага под влияние на околната среда. То е допълнително капсулирано в модулите и дори в случай на счупване на стъклото, не влиза в контакт с атмосферата. Въпреки това, няма гаранции, че тази технология ще бъде добре приета от хората, ето защо редица фирми решиха повече да не инвестират в нея.

Предимства и недостатъци

• 
  относително проста технология осигуряваща модули с ефективност около 10%;
  
• 
  компании твърдят, че производствените разходи са ниски;
  
• 
  кадмият е проблематичен елемент за околната среда; това може да причини проблеми с разрешителен режим за приложение, трябва да се капсулира.
  

Сиситемата е с мощност 240 Wp. Състои се от 4 панела Kaneka K 60, всеки с мощност 60 Wp. С обща площ 3,80 m² или специфична площ за 1 kWp инсталирана мощност 15,84 m². Преобразувнето на произведената енергия се осъществява от инвертор Sunny Boy 700. Панелите са монтирани на едноосноследяща конструкция AstroTrack ST4-12. Вертикалният наклон на конструкцията е 30°. Свързването на модулите и инвертора е с кабели FlexiSun® 2,5. Комуникацията със системата се осъществява посредством комуникационна система за инвертори Sunny WebBox. Измерването на произведените количества енергия се осъществява в инвертора и посредством комуникационната система се записва в реално време производството.

ФОТОВОЛТАИЧНИ МОДУЛИ- ТЪНКОСЛОЙНИ KaneKa К 60

• 
  IЕC 61646 тестван и сертифициран;
  
• 
  IЕC 61730 клас на приложение А за системи до 600 V;
  
• 
  Толеранс на мощността +10 % … −5 %;
  
• 
  по-висока първоначална производителност;
  
• 
  голям добив дори при високи температури на модулите;
  
• 
  малко количество вложени суровини при производството на модулите;
  
• 
  бърз и евтин монтаж:
  

- доставени със свързващи кабели

- Multi-Contact съединители

- вградени бай-пас диоди

• 
  хомогенно оцветяване на рамката и модулната повърхност, хармоничен външен вид.
  

0. 
   Монофазен стрингов инвертор Sunny Boy 700
   

• 
  Подходящ за външен и вътрешен монтаж;
  
• 
  SMA мрежова защита автоматично прекъсване на връзката съгласно DIN VDE 0126-1-1;
  
• 
  Работна температура -25°С до +60°С;
  
• 
  Електронен слънчев предпазител (Electronic Solar Switch ESS) – интегриран прекъсвач от постояннотоковата страна съгласно DIN VDE 0100-712;
  
• 
  Интегриран двуредов дисплей;
  
• 
  Възможност за диагностика и комуникация чрез кабел или радио връзка (RS232 ili RS485);
  
• 
  Автоматично засичане и преминаване на честота 50/60 Hz;
  
• 
  5 години SMA гаранция;
  

AstroTrack ST4-12 е едноосна следяща стойка за фотоволтаични панели, която осигурява над 20% повече добив на електроенергия, в сравнение с неподвижните стойки. Представлява конструкция на една колона (крак), изработена от неподвижни стоманени елементи, комплектовани с подвижни стоманени и алуминиеви профили чрез болтови съединения и шарнирни връзки. Набор крепежни елементи, дистанционни втулки и електродвигател са част от комплекта. След първоначален монтаж и насочване не се нуждае от обслужване.

• 2 броя с размери 2,00 х 1,00 м

• 3 броя с размери 0,80 х 1,60 м

• 4 броя с размери 1,00 х 1,20 м

• 
  Максимална площ с фотоволтаични панели - 4,8 м2
  
• 
  Височина с колектори, завъртяна на изток или запад - 2,6 метра
  
• 
  Височина с колектори, завъртяна в средно положение (на юг) - 2,1 метра
  
• 
  Широчина с колектори, гледано от север към юг - 2,4 метра
  

• 
  Дължина с колектори - 1,6 метра
  
• 
  Ъгъл на следене Изток-Запад - 120 градуса (+/- 60 градуса)
  
• 
  Придвижване от Изток на Запад - 8 часа
  
• 
  Наклон на оста на въртене спрямо хоризонта - 30 градуса
  
• 
  Възможност за производствена корекция на ъгъла - ДА
  
• 
  Позиция на стойката нощем - завъртяна на Изток
  
• 
  Устойчивост на вятър - 130 км/ч.
  
• 
  Отстояние до следваща стойка - 4 метра
  
• 
  Отстояние до следващия ред стойки - 5 метра
  
• 
  Максимално увеличаване на количеството усвоена енергия - 31%
  
• 
  Средно годишно увеличаване на количеството усвоена енергия - 24 %
  
• 
  Линейна мощност по време на движение в ясен ден - 5 часа и 30 минути
  
• 
  Електродвигател - 18V (част от комплекта)
  
• 
  Управление на 1 до 15 подвижни стойки - електронен модул "BS-15PV"
  
• 
  Връзка от стойка до електронен управляващ модул - кабел 3 х 0,75
  
• 
  Товароносимост - 120 килограма
  
• 
  Тегло без колектори - 55 килограма
  

Позиционер " AstroTrack ST4-12" осигурява прецизно следене на слънцето, дори и в облачно време, като всеки ден изпълнява 120 придвижвания на всеки 5 минути във времеинтервала от 09:30 до 17:30 часа. Връщането към изходна позиция на Изток става в 21:30 часа.

координати на завъртане на стойките. За връзка от модула до двигателя на стойка се използва само един кабел 3х0,75 мм.

• Електронен модул в кутия за външен монтаж с IP67

• Захранване на модула 220V 50Hz

• Вградена акумулаторна секция 18V със система за следене и заряд

• Продължителност на работата при липса на мрежово захранване - 48 часа

• Осигурява движение на до 15 стойки "Astro Track 3K" за 8 часа през деня

• Измерва и индикира температура на колектора и температура на околната среда

• Вграден '485 интерфейс за следене на данните от отдалечен компютър