Бизнес с нуля: производство солнечных батарей. Методы производства солнечных элементов

Человечество стремится перейти на альтернативные источники электрического снабжения, которые помогут сохранить чистоту окружающей среды и сократить затраты на выработку энергии. Производство является современным индустриальным методом. включает в себя приемники солнечного света, аккумуляторы, контролирующие устройства, инверторы и другие приборы, предназначенные для определенных функций.

Солнечная батарея является главным элементом, с которого начинается накопление и преобразование энергии лучей. В современном мире для потребителя при выборе панели существует много подводных камней, так как промышленность предлагает большое число изделий, объединенных под одним названием.

Кремниевые солнечные батареи

Эти изделия популярны у современных потребителей. В основу их изготовления положен кремний. Запасы его в недрах широко распространены, добыча сравнительно недорогая. Кремниевые элементы выгодно отличаются уровнем производительности от других батарей солнечного света.

Виды элементов

Производство из кремния ведется следующих типов:

монокристаллический;
поликристаллический;
аморфный.

Различаются вышеназванные формы устройств тем, как компонуются кремниевые атомы в кристалле. Основным отличием элементов становится различный показатель преобразования световой энергии, который у двух первых видов находится приблизительно на одном уровне и превышает значения у приборов из аморфного кремния.

Промышленность сегодняшнего дня предлагает несколько моделей солнечных уловителей света. Отличие их состоит в том, какое применяется оборудование для производства солнечных батарей. Играет роль технология изготовления и разновидность начального материала.

Монокристаллический тип

Эти элементы состоят из силиконовых ячеек, скрепленных между собой. По способу ученого Чохральского производится абсолютно чистый кремний, из которого изготавливают монокристаллы. Следующим процессом является разрезание застывшего и затвердевшего полуфабриката на пластины толщиной от 250 до 300 мкм. Тонкие слои насыщают металлической сеткой электродов. Несмотря на дороговизну производства, такие элементы применяют достаточно широко из-за высокого показателя преобразования (17-22%).

Изготовление поликристаллических элементов

Солнечных батарей из поликристаллов состоит в том, что расплавленная кремниевая масса постепенно охлаждается. Производство не требует дорогого оборудования, следовательно, затраты на получение кремния снижены. Поликристаллические солнечные накопители имеют меньший коэффициент эффективности (11-18%), в отличие от монокристаллических. Это объясняется тем, что в процессе остывания масса кремния насыщается мельчайшими зернистыми пузырьками, что приводит к дополнительному преломлению лучей.

Элементы из аморфного кремния

Изделия относят к особому типу, так как их принадлежность к кремниевому виду исходит от наименования используемого материала, а производство солнечных батарей выполняется по технологии пленочных приборов. Кристалл в процессе изготовления уступает место кремниевому водороду или силону, тонкий слой которых покрывает подложку. Батареи имеют самое низкое значение эффективности, всего до 6%. Элементы, несмотря на существенный недостаток, имеют ряд неоспоримых преимуществ, дающих им право стоять в ряду с вышеназванными типами:

значение поглощения оптики выше в два десятка раз, чем у монокристаллических и поликристаллических накопителей;
имеет минимальную толщину слоя, всего 1 мкм;
пасмурная погода не влияет на работу по преобразованию света, в отличие от других видов;
из-за высокого показателя прочности на изгиб без проблем применяется в трудных местах.

Три вышеописанных вида солнечных преобразователей дополняются гибридными изделиями из материалов с двойственными свойствами. Такие характеристики достигаются, если в аморфный кремний включаются микроэлементы или наночастицы. Полученный материал схож с поликристаллическим кремнием, но выгодно отличается от него новыми техническими показателями.

Сырье для производства солнечных батарей пленочного типа из CdTe

Выбор материала диктуется потребностью в уменьшении стоимости изготовления и повышении технических характеристик в работе. Наиболее часто применяется светопоглощающий теллурид кадмия. В 70-е годы прошлого столетия CdTe считался основным претендентом на космическое использование, в современной промышленности он нашел широкое применение в энергетике солнечного света.

Этот материал относят к категории кумулятивных ядов, поэтому не стихают прения по вопросу его вредности. Исследования ученых установили тот факт, что уровень вредного вещества, поступающего в атмосферу, является допустимым и не наносит вреда экологии. Уровень КПД составляет всего 11%, но стоимость преобразуемой электроэнергии от таких элементов ниже на 20-30%, чем от приборов кремниевого вида.

Накопители лучей из селена, меди и индия

Полупроводниками в приборе служат медь, селен и индий, иногда допускается замещение последнего на галлий. Это объясняется высокой востребованностью индия для производства мониторов плоского типа. Поэтому выбран этот вариант замещения, так как материалы имеют похожие свойства. Но для показателя КПД замена играет существенную роль, производство солнечной батареи без галлия повышает эффективность работы устройства на 14%.

Солнечные уловители на полимерной основе

Эти элементы относят к молодым технологиям, так как они недавно появились на рынке. Полупроводники из органики поглощают свет для преобразования его в электрическую энергию. Для производства применяют фуллерены углеродной группы, полифенилен, меди фталоцианин и др. В результате получают тонкие (100 нм) и гибкие пленки, которые в работе выдают коэффициент эффективности 5-7%. Величина небольшая, но производство гибких солнечных батарей имеет несколько положительных моментов:

для изготовления не затрачиваются большие средства;
возможность установки гибких батарей в местах изгибов, где эластичность имеет первоочередное значение;
сравнительная легкость и доступность установки;
гибкие батареи не оказывают вредного воздействия на окружающую среду.

Химическое травление в процессе производства

Самой дорогой в солнечной батарее является мультикристаллическая или монокристаллическая пластина из кремния. Для максимально рационального режут псевдоквадратные фигуры, эта же форма позволяет плотно уложить пластины в будущем модуле. После процесса резки на поверхности остаются микроскопические слои нарушенной поверхности, которые убираются при помощи травления и текстурирования, чтобы улучшить прием падающих лучей.

Обработанная подобным способом поверхность представляет собой хаотично расположенные микропирамиды, отражаясь от грани которых, свет попадает на боковые поверхности других выступов. Процедура рыхления текстуры понижает отражающую способность материала приблизительно на 25%. В процессе травления применяют серию кислотных и щелочных обработок, но недопустимо сильно уменьшать толщину слоя, так как пластина не выдерживает следующие обработки.

Полупроводники в солнечных батареях

Технология производства солнечных батарей предполагает, что основным понятием твердой электроники является p-n-переход. Если в одной пластине совместить электронную проводимость n-типа и дырочную проводимость p-типа, то в месте соприкосновения их возникает p-n-переход. Основным физическим свойством указанного определения становится возможность служить барьером и пропускать электричество в одном направлении. Именно такой эффект позволяет наладить полноценную работу солнечных элементов.

В результате проведения фосфорной диффузии на торцах пластины складывается слой n-типа, который базируется у поверхности элемента на глубине всего 0,5 мкм. Производство солнечной батареи предусматривает неглубокое проникновение носителей противоположных знаков, которые возникают под действием света. Их путь в зону влияния p-n-перехода должен быть коротким, иначе они могут при встрече погасить один другого, при этом не сгенерировав никакого количества электричества.

Использование плазмохимического травления

В конструкции солнечной батареи предусмотрены лицевая поверхность с установленной решеткой для съемки тока и тыльная сторона, представляющая собой сплошной контакт. Во время явления диффузии возникает электрическое замыкание между двумя плоскостями и передается на торец.

Чтобы удалить замыкание, применяется оборудование для солнечных батарей, позволяющее сделать это с помощью плазмохимического, химического травления или механическим, лазерным путем. Часто используется метод плазмохимического воздействия. Травление выполняется одновременно для стопки сложенных вместе пластин кремния. Исход процесса зависит от длительности обработки, состава средства, размера квадратов материала, направления струй ионного потока и других факторов.

Нанесение антиотражающего покрытия

При помощи нанесения текстуры на поверхности элемента снижается отражение до 11%. Это обозначает, что десятая часть лучей попросту отражается от поверхности и не принимает участия в образовании электричества. С целью уменьшения таких потерь на лицевую сторону элемента наносят покрытие с глубоким проникновением световых импульсов, не отражающее их обратно. Ученые, принимая во внимание законы оптики, определяют состав и толщину слоя, поэтому производство и установка солнечных батарей с таким покрытием уменьшают отражение до 2%.

Контактная металлизация с лицевой стороны

Поверхность элемента предназначена для поглощения наибольшего количества излучения, именно этим требованием определяются размерные и технические характеристики наносимой металлической сетки. Выбирая дизайн лицевой стороны, инженеры решают две противоположные проблемы. Снижение оптических потерь происходит при более тонких линиях и расположении их на большом расстоянии одна от другой. Производство солнечной батареи с увеличенными размерами сетки приводит к тому, что часть зарядов не успевает достичь контакта и теряется.

Поэтому учеными стандартизировано значение расстояния и толщины линии для каждого металла. Слишком тонкие полоски открывают пространство на поверхности элемента для поглощения лучей, но не проводят сильный ток. Современные методы нанесения металлизации состоят в трафаретном печатании. В качестве материала наиболее оправдывает себя серебросодержащая паста. За счет ее применения КПД элемента поднимается на 15-17%.

Металлизация на тыльной стороне прибора

Нанесение металла на тыльную сторону устройства происходит по двум схемам, каждая из которых выполняет собственную работу. Сплошным тонким слоем по всей поверхности, кроме отдельных отверстий, напыляют алюминий, а отверстия заполняют серебросодержащей пастой, играющей контактную роль. Сплошной алюминиевый слой служит своеобразным зеркальным устройством с тыльной стороны для свободных зарядов, которые могут потеряться в оборванных кристаллических связях решетки. С таким покрытием на 2% больше по мощности работают солнечные батареи. Отзывы потребителей говорят, что такие элементы более долговечны и не так сильно зависят от пасмурной погоды.

Изготовление солнечных батарей своими руками

Источники питания от солнца не каждый может заказать и установить у себя дома, так как их стоимость на сегодняшний день достаточно велика. Поэтому многие мастера и умельцы осваивают производство солнечных батарей дома.

Приобрести комплекты фотоэлементов для самостоятельной сборки можно в интернете на различных сайтах. Стоимость их зависит от количества применяемых пластин и мощности. Например, небольшой мощности комплекты, от 63 до 76 Вт с 36 пластинами, стоят 2350-2560 руб. соответственно. Здесь же приобретают рабочие элементы, отбракованные с производственных линий по каким-либо причинам.

При выборе типа фотоэлектрического преобразователя принимают во внимание тот факт, что поликристаллические элементы более устойчивы к пасмурной погоде и работают при ней эффективнее монокристаллических, но имеют меньший срок службы. Монокристаллические обладают более высоким КПД в солнечную погоду, и прослужат они гораздо дольше.

Чтобы организовать производство солнечных батарей в домашних условиях, нужно подсчитать общую нагрузку всех приборов, которые будут питаться от будущего преобразователя, и определиться с мощностью устройства. Отсюда вытекает количество фотоэлементов, при этом учитывают угол наклона панели. Некоторые мастера предусматривают возможность изменения положения накопительной плоскости в зависимости от высоты солнцестояния, а зимой - от толщины выпавшего снега.

Для изготовления корпуса применяют различные материалы. Чаще всего ставят алюминиевые или нержавеющие уголки, используют фанеру, ДСП и др. Прозрачная часть выполняется из органического или обыкновенного стекла. В продаже есть фотоэлементы с уже припаянными проводниками, такие покупать предпочтительнее, так как упрощается задача сборки. Пластины не складывают одну на другую - нижние могут дать микротрещины. Припой и флюс наносятся предварительно. Паять элементы удобнее, расположив их сразу на рабочей стороне. В конце крайние пластины приваривают к шинам (более широким проводникам), после этого выводят "минус" и "плюс".

После проделанной работы тестируют панель и герметизируют. Зарубежные мастера для этого используют компаунды, но для наших умельцев они стоят довольно дорого. Самодельные преобразователи герметизируют силиконом, а тыльную сторону покрывают лаком на основе акрила.

В заключение следует сказать, что отзывы мастеров, которые сделали всегда положительные. Однажды затратив средства на изготовление и установку преобразователя, семья очень быстро их окупает и начинает экономить, используя бесплатную энергию.

Альтернативная возобновляемая энергетика с каждым днем все больше становиться обычным явлением в жизни человечества. Ее применение и использование становится все более популярным и востребованным, в том числе и на территории Российской Федерации. Но все-таки здесь стоит отметить, что еще совсем недавно, на рынке нашей страны были представлены солнечные батареи в подавляющем большинстве импортного производства.

Производство солнечных батарей на российском заводе

Потребителю предлагалось купить контроллер, инвертор, солнечную панель в основном произведенные на территории Соединенных Штатов Америки, Германии, китайского производства. Российский производитель был представлен на уровне статистической погрешности. В последнее несколько лет, к счастью, в этом направлении наметилась положительная тенденция, наш отечественный производитель все настойчивее заявляет о себе, уверенно завоевывая долю рынка, этой актуальной и высокотехнологичной продукции. В дополнение ко всему российские компании не стали ограничиваться только рынком России, они все активней продвигают свою продукцию на зарубежные рынки, составляя там достойную конкуренцию известным мировым производителям.

По состоянию на декабрь 2015 года на территории России созданы и успешно работают, ни один крупный завод, а целый ряд успешных компаний производителей солнечных батарей, панелей, выпуская контроллер заряда и инверторы, то есть всей технологической цепочки оборудования для получения солнечной энергии.

Некоторые производители, например, такие как «СоларИннТех» и «Солнечный ветер», развили свои производства и теперь они предлагают потребителям еще и готовое серийное оборудование для независимых гелиосистем. У каждого из них есть свой завод на территории РФ. Другие же производители продолжают специализироваться на производстве и продаже солнечных батарей и фотоэлектрических панелей.

Все производимые российскими компаниями модули приблизительно одинакового качества. Отечественное оборудование не уступает по всем своим показателям продукции зарубежных конкурентов. Однако стоимость на покупку солнечных модулей, может значительно разниться, все зависит от конкретного производителя, какую ценовую политику ведет конкретный завод, и какой уровень комплектующих они применяют для сборки готовой продукции.

На ценовой фактор достаточно сильно влияет факт наличия у компании собственной линии производства. Проще говоря, если компания реально заботится о своем будущем и вкладывая ресурсы в свое развитие, локализовала под своим контролем производство всех исходных деталей и комплектующих, она соответственно снизит издержки и предложит солнечные батареи по более выгодным ценам. В таком ценовом сегменте не сможет работать завод, занимающийся только отверточной сборкой импортных комплектующих, так как его возможности влиять на окончательную цену продукции весьма ограничены.

Самые известные производители солнечных батарей на рынке РФ

Город Москва — НПП «Квант»

Эта российская компания осуществляет свою деятельность не только в сфере производства и реализации солнечных панелей. В сферу ее специализации также входят и инженерные исследования в сфере разработок собственных видов продукции в области солнечной энергетики.

Это единственный российский производителей в этой сфере, выпускающий продукцию для космической отрасли. Солнечные модули корпорации используют для электроснабжения в условиях космоса, на летающих по земной орбите спутниках, космических станциях.

Работа в такой сверх высокотехнологичной отрасли, связанной с космосом, говорит о высочайшем качестве и отличной надежности выпускаемых изделий, во многом показывая огромный потенциал предприятия.

В дополнение к деятельности в сфере космонавтики, «Квант» предлагает инновационные решения в бытовой сфере. Компания предлагает потребителю складные солнечные панели, солнечные фотоэлементы с двумя рабочими поверхностями, фотоэлементы на струнных или сетчатых подложках. Выпускаемая на НПП «Квант» продукция отличается конкурентной ценой, в паре с продукцией высочайшего качества с очень высоким коэффициентом полезного действия, и очень серьезным сроком активной эксплуатации.

Город Краснодар, компания «Солнечный ветер»

Солнечные фотоэлектрические панели российского производства, предлагаемые компанией «Солнечный ветер» — продукция, которая кроме рынка России широко представлена и на зарубежных рынках. За границей компания представляет свою продукцию под брендом «Solar Wind» и эта продукция признана иностранным потребителем. Производитель владеет собственными заводами и производственными линиями, однако, в выпуске конечной продукции в основном используются зарубежные комплектующие.

Компания «Солнечный ветер» на рынке возобновляемой энергетики предлагает не только самостоятельные геомодули, она занимается производством готовых к использованию независимых энергетических станций для использования, в том числе и в жилых домах.

Солнечная электростанция для дома от компании «Солнечный ветер»

В портфолио этого известного производителя – большое количество успешно реализованных проектов не только на территории России, но и за рубежом.

Город Рязань, компания «ЗМПК»

На рязанском производстве металлокерамических приборов, занимаются выпуском и разработкой очень широкого спектра солнечных батарей. Кроме самих солнечных модулей, там занимаются и производством сопутствующего электронного оборудования. Компания производит контроллер заряда и инверторы, их применение обязательно в работе гелиостанций. В прайс-листе фирмы не только инверторы и контроллер заряда, представлены еще и солнечные элементы фунцкионирующие на основе монокристаллов, мощность предлагаемого оборудования колеблется от восьми до 100 ват. Это оборудование можно использовать для энергообеспечения бытовых систем, для независимой электрификации объектов городской инфраструктуры.

Среди продукции производителя можно отыскать и солнечные панели небольшой мощности в диапазоне 3-5 ват, область применения которых, портативные зарядные устройства и мелкие электронные приборы. Оборудование этой компании является очень доступным, покупка продукции обойдется по весьма подходящей для каждого цене.

Город Зеленоград, компания «Телеком — СТВ»

Этот производитель специализируется на выпуске в свет готовых солнечных модулей и фотоячеек к ним. Еще одним направлением работы компании является разработка и создание оборудования для производства этой продукции. В дополнение к этому «Телеком – СТВ», занимается проектированием и установкой под ключ, автономных солнечных электростанций беспрерывного энергоснабжения. В активе компании приличный перечень запатентованных технологических и инженерных решений, эти инновационные идеи широко используют в производстве и создании гелиостанций.

Необходимо отметить, что компания занимается не только выпуском бытовых энергетических установок, в сферу ее интересов входит проектирование и сборка оборудования, применение решений в области возобновляемой энергетики для инфраструктуры городов. Здесь и автономное освещение дворовых территорий многоэтажной жилой застройки и независимое освещение парковых зон и многое другое.

Город Краснодар, компания «Сатурн»

Компания с юридическим адресом «Сатурн» выпускает инверторы, контроллер заряда, специализируется также на разработке и выпуске фотоэлектрических модулей на основе металлических, пленочных, струнных, сетчатых каркасов.

Аккумуляторная батарея АБ20НВ-35 для КА на НОО от компании «Сатурн»

В дополнение ко всему, компания обладает собственным запатентованных технологическим решением изготовления фотоэлектрических ячеек на основе кремния. Солнечные фотоэлементы российской компании «Сатурн» монтируются на германиевых основаниях. Еще одно выгодное отличие, значительно повышающее технологические характеристики и показатели результативности – это использование в производстве арсенид-гелиевых многопереходных составляющих.

Город Зеленоград, компания «СоларИннТех»

Еще один хорошо известный на рынке российский производитель в области возобновляемой энергетики. Эта компания разрабатывает и производит инверторы, контроллер заряда, солнечные модули, проектирует автономные гелиосистемы. На сегодняшний день они одни из передовых в своей области, и продолжают активно инвестировать в свой производственный и научный потенциал. Занимаются высокотехнологичными инженерными решениями. Выпускаемая продукция в первую очередь предназначена для применения в хозяйственно-бытовой сфере.

Инверторы, контроллер заряда и солнечные модули этого производителя в первую очередь используют для повышения экономической эффективности общественной инфраструктуры городов, для автономного освещения жилой территории, парковых зон, подъездов домов и прочее.В дополнение к сказанному «СоларИннТех» занимается продажами запасных частей и комплектующих к солнечным модулям, автономным энергетическим системам, поставляет контроллер заряда и инверторы к ним.

Город Новочебоксарск, компания «Хевел»

Компания по производству солнечных батарей «Хевел»

Основным направлением деятельности этого производителя является сборка комплектов солнечных модулей. Производство сосредоточено на тонкопленочной продукции, на рынок поступает под патронажем «Ренова» и Государственной корпорации «РосНано». Процесс производства Фотоэлектрических модулей в своей основе имеет швейцарские технологические решения с применением аморфного кремния. Сама технология имеет название Micromorph. Разработала и запатентовала эту технологию компания заработавшая мировую известность в области возобновляемой энергетики Oerlikon Solar. Среди продукции, выпускаемой этим производителем, числятся и инверторы и контроллер заряда к солнечным модулям.

Россия сравнительно мало выпускает солнечных панелей, и доля производства энергии за счёт солнца, в России также мала. Тем не менее, производство панелей существует и, вероятно, следует ждать его увеличения в связи с санкциями.

Россия экспортирует свою продукцию (солнечные панели) в Германию и Чехию. Это несколько странно, поскольку Россия также импортирует аналогичную продукцию из стран: Германия, Китай, Тайвань, Таиланд. Можно было бы подумать, что более всего импорт из Китая, но источник утверждает, что это не так, больше всего импорт из Германии.

Перечислим российские компании, выпускающие солнечные батареи (данная информация взята из разных источников, возможно предприятия переименовались или закрылись):

Москва, Зеленоград: ЗАО «Телеком-СТВ».
Москва, Зеленоград: ООО «СоларИннТех».
Краснодар: ООО «Солнечный ветер».
Москва: московское предприятие ОАО «Всероссийский НИИ электрификации хозяйства» (ОАО «ВИЭСХ»).
Краснодар: ОАО «Сатурн».
Рязань: ООО «Солэкс».
Рязань: ОАО «Рязанский завод металлокерамических изделий».
Москва: НПП «Квант».

Производство технического кремния:

Усолье-Сибирское Иркутской области: Nitol Solar (компания Нитол), проект Сибирский кремний (РУСАЛ и РосНано).
Новочебоксарск, Чувашия: Химпром.
Волгоград: Волгоградское ОАО Химпром.
Абакан, Хакасия: Абаканский завод полупроводниковых материалов (АЗПМ).
Железногорск, Красноярский край: Железногорский завод полупроводникового кремния на базе ФГУП «Горно-химический комбинат».
Ленинградская область: ПОЛИСИЛ, международный проект Балтийская Кремниевая долина.

Кое-что сохранилось на Украине и в Казахстане.

Фирмы-производители

Солнечная батарея от фирмы “Квант”

«Квант» (Москва) . Эта фирма выпускает солнечные панели, в том числе и для космоса.

Данная фирма производит солнечные панели на основе трёхкаскадного аморфного кремния. Её изделия могут работать при температурах от -40 до +75 градусов Цельсия.

Это важный показатель, поскольку с повышением температуры производительность солнечных панелей уменьшается. Поэтому обычно верхний предел большинство производителей указывает в 60 градусов.

«Квант» выпускает модели солнечных батарей серии: БСА (складные), ЭПС.

Мощность батарей БСА: от о.642 Вт, при напряжении 3.4 В до 15.408 Вт, при напряжении 20.4 В. Напряжение холостого хода несколько выше. Кроме того, чем мощнее панель, тем сильнее ток она выдаёт.

Мощность панелей ЭПС: 50 и 100 Вт при напряжении 12.5 В. На основе этих батарей созданы различные устройства.

Коэффициент полезного действия панелей у данной фирмы превышает девятнадцать процентов. А на некоторых моделях достигнут коэффициент полезного действия в двадцать пять – тридцать процентов.

Стоимость – порядка 90 рублей за ватт.

«Солнечный ветер» (Краснодар) . Фирма производит солнечные батареи на основе монокристаллического кремния.

Выпускаются модули мощностью от 5 до 160 Ватт, но можно заказать модуль и на 200 Ватт. Коэффициент полезного действия у данных моделей невелик – от 12 до 20 процентов, в зависимости от покрытия. Производятся также двухсторонние панели.

Напряжение на панелях для серии ФЭМ (двухсторонние) составляет 12, 20 и 24 вольта, но это не на любую мощность. Серия ТСМ (выпускается в Зеленограде) выдаёт напряжения 17, 19 и 34 вольта.

Солнечная батарея от фирмы “Сатурн”

«Телеком-СТВ» (Зеленоград) . Фирма выпускает солнечные панели мощностью от 30 до 250 ватт серии ТСМ (напряжения: 16.6; 17; 19; 17.5; 30; 31; 34; 36; 38 вольт). Коэффициент полезного действия у них составляет от 24 до 26 процентов, что неплохо. Они могут быть также гибкими и двухсторонними.

Солнечные батареи серии ФСМ могут иметь мощность 300 ватт. Максимальное напряжение у таких панелей: 18; 19; 24; 30; 36; 37; 38 вольт.

«Рязанский ЗМКП» (Рязань) . На сайте компании представлены два модуля с коэффициентами полезного действия от 12 до 70% (сравнительно мало). Мощность от 200 до 240 ватт для напряжений 28-29 вольт. Вторая панель выдаёт мощность от 105 до 145 ватт и напряжение от 20 до 22 вольт.

«Хевел» (Новочебоксарск) . Компания занимается как производством солнечных панелей, так и строительством солнечных электростанций. Мощность выпускаемых солнечных панелей 120 ватт, а выдаваемое напряжение 100 вольт.

«Сатурн» (Краснодар) . Предприятие готовить солнечные панели, в том числе и для космоса. Для геостационарной орбиты выпускаются панели с коэффициентом полезного действия 15,5 и 28%. Удельная мощность 180 и 310 ватт на квадратный метр (соответственно).

«СоларИннТех» (Зеленоград) . Данная фирма выпускает солнечные модули марки Sunways для домов.

Панели выдают мощность в 30 ватт и напряжением 18 вольт. Стоит 2200 рублей. Температура эксплуатации от минус сорока до плюс восьмидесяти пяти градусов Цельсия.

Самая дорога панель стоит двадцать три тысячи, выдаёт мощность сто девяносто пять ватт и напряжение 33 вольта.

Коэффициент представленных панелей, в зависимости от модели, составляет пятнадцать и двадцать процентов.

Обзор батарей, выпускаемых в России

В России выпускается довольно широкий спектр солнечных батарей. Они могут иметь различное назначение, в том числе, выпускаются они и для космоса.

Модули выдают довольно широкий спектр напряжения и мощностей, что позволяет их использовать для питания многих бытовых приборов и ламп. Если этого будет недостаточно, то их можно соединять параллельно и последовательно, повышая, тем самым либо мощность, либо напряжение.

Конструктивно модули могут быть односторонними, двухсторонними, гибкими, складными, тонкоплёночными.

Солнечные батареи, выпускаемые в России, имеют сравнительно низкий коэффициент полезного действия. Как правило, он ниже двадцати процентов, но существуют фирмы, которые выпускают солнечные панели с более высоким КПД. Следует однако отметить, что в стационарном варианте КПД не столь критический параметр.

Если взять наихудший КПД в 12%, и рекордный КПД на данный момент в 46%, то линейные размеры панелей будут отличаться менее чем в два раза. В промышленном исполнении, то, что можно купить за одинаковую цену, линейные размеры будут отличаться слабо, если КПД солнечной панели будет хотя бы 17%.

Рынок солнечной энергетики

Как говорит статистика, рынок солнечной энергетики развивается весьма быстро. Начиная с 1990 года, за двадцать лет производство солнечных элементов увеличилось в пятьсот раз. Согласно прогнозам, за десять лет, начиная с 2008 года, производство солнечных элементов возрастёт в два с половиной раза, а суммарная мощность используемой солнечной энергии возрастёт в пять раз.

Наиболее мощными из них и широко распространёнными сегодня являются гидроэлектростанции. Помимо описанных разрабатываются принципиально иные способы добычи возобновляемой энергии: получение энергии с использованием водорослей (где-то свет, а где-то электричество или водород), использование разности температур в солёной воде (а возможно солёности, или в других случаях) и прочее.

Солнечные панели на МКС

Солнечные панели используются на космических аппаратах. В космосе трудно добыть энергию, солнечные батареи там очень востребованы. На Земле солнечные панели (и не только панели) используются для создания электростанций. С каждым разом они становятся всё мощнее.

Как писалось выше, подхода два: преобразования солнечной энергии непосредственно в электричество и преобразование солнечной энергии предварительно в тепло. Довольно распространённым элементом солнечные панели являются в, так называемых, ЭКО-домах и просто домах. Там их располагают на крышах.

Также, в подобных домах используют накопление тепла от солнца. Достаточно сказать, что если на улице температура около нуля, то, благодаря, лишь солнцу, в доме можно получить температуру восемнадцать-двадцать градусов Цельсия. И это будет круглые сутки.

В последнее время стали широко распространяться осветительные приборы, заряжающееся от солнца (используют солнечные панели). Это стало возможным с переходом на (лампочки). Такие установки используют в городах для освещения улиц. Но и в быту подобные устройства также применяются. Традиционно, в быту, солнечные элементы используются для подзарядки калькуляторов.

Кроме этого, солнечные панели могут устанавливаться на самолётах, автомобилях и яхтах с целью получения электроэнергии для двигателя, или как дополнительной энергии.

Политика государств также заслуживает внимание. Неизвестно, как сейчас, но в две тысячи десятом году на Украине предлагалось ввести льготы для тех потребителе энергии, которые используют солнечные батареи или иные возобновляемые источники. Аналогичная политика ведётся и в других странах.

Лидерами в производстве солнечной энергии являются страны: Китай, США, Франция, Италия, Германия, Япония.

В России доля гидроэлектростанций в производстве энергии достигает пятнадцати процентов. А вот доля остальных возобновляемых источников энергии в её производстве в России менее одного процента.

Мировые производители солнечных батарей

Лидером в производстве кремния и солнечных батарей на протяжении последнего десятилетия является Китай. Однако его доля несколько спадает, если в две тысячи седьмом году на него приходилось шестьдесят восемь процентов мирового производства, то в две тысяча четырнадцатом году его доля упала до пятидесяти восьми процентов.

Если рассматривать производство солнечных панелей, то после Китая следуют страны: Япония, Тайвань, Германия.

Приведём список компаний, лидирующих в выпуске кремния для солнечных батарей:

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

Работы техники, оборудования;Производство и выпуск солнечных батарей – один из наиболее развивающихся видов бизнеса. Солнечные батареи представляют собой специализированные устройства, принцип работы которых основан на обработке солнечной энергии. Применение такой технологи нашло реализацию в производственных масштабах и домашнем обустройстве. Их применяют для:

Обогрева дома.
Работы вентиляционных установок.
Подогрева воды и т.д.

На сегодняшний день покупка и установка солнечных батарей пользуется большой популярностью в частном секторе (загородные дома, дачи, коттеджи и т.д.). Это позволяет сэкономить немалую сумму на оплате коммунальных расходов.

Актуальность и анализ рынка

За счет низкой конкуренции на современном рынке солнечных батарей есть широкие возможности для производства. Благодаря этому такая бизнес идея имеет отличные перспективы для получения постоянной прибыли. Солнечные батареи — неиссякаемый источник энергии, который может легко применяться в обыденной жизни и на производстве.

Принцип работы таких батарей основан на преобразовании энергии солнца (бесплатной) в электрический ток (оплачиваемый). Именно таким образом происходит экономия.

Энергия, накапливаемая в батареях, может использоваться для прямого питания приборов и техники, а также сохраняться для применения при веерных отключениях электроэнергии или по необходимости.

Достоинство подобных установок заключается в том, что они могут функционировать круглый год и состоят преимущественно из:

насоса;
таймера;
распределительной емкости.

Регистрация и организация бизнеса

Перед тем как заниматься закупкой материала и арендой помещения необходимо заняться регистрацией фирмы и производства. Для этого понадобится подать необходимые документы в налоговую службу. Там будет произведена регистрация предпринимательской деятельности. В дополнение нужны следующие бумаги:

Заявление на госстрахование.
Заявление на оплату налогов.

Помещение

Для производства и сборки панелей понадобится отдельное помещение, лучше небольшой цех или гараж, в зависимости от планируемых объемов. В среднем для начала понадобится пространство общей площадью не менее 300 кв.м.

Для первоначального развития бизнеса лучше арендовать здание и оборудовать в соответствие с нормами и правилами производства. На территории необходимо предусмотреть:

водоснабжение;
отопление;
вентиляцию;
обеззараживающие элементы;
трехфазную линию электричества.

Для обеспечения высокоточного производства всегда необходимо поддерживать чистоту на территории цеха.

Оборудование и расходные материалы

После аренды помещения требуется позаботиться о покупке материалов, сырья, оборудования и инструментов. В качестве основного сырья используется кремний двух видов:

Поликристаллический.
Монокристаллический.

Но внешние пластины из этого материала будут очень хрупкими, поэтому в конструкции предусмотрена специальная защита. По себестоимости такие батареи будут значительно дешевле. Также может применяться кремний аморфного типа или CdTe, GaAs.

Основа имеет значение не только в цене, от этого во многом зависит способность панелей к:

Для выпуска одной батареи площадью 2 кв.м. необходимо заранее приготовить:

Выбранную основу в 2 кв.м.
Рамку из алюминия.
преобразователь тока.
Изолированный провод.

В качестве инструментов понадобится приготовить стандартный набор:

пилы;
уровни;
метры;
лобзик;
электродрель;
крепежный материал.

Помимо этого, понадобится более специализированное оборудование, которое потребует некоторых капиталовложений:

Лазерный резак.
Ламинатор.
Машина для очистки пластин.
Автоматы проверки высокого напряжения.

Все работы нужно проводить на высокоточном ровном столе, который называется инспекционным.

Технология производства

Технология производства — трудоемкий и многоуровневый процесс. Изготовление одной панели занимает не менее 6 часов. Для приготовления одного элемента требуется:

Персонал

Для качественного производства панели солнечных батарей должны выпускаться по всем нормам и стандартам квалифицированными специалистами. Помимо простых рабочих обязательно стоит пригласить для изготовления батарей сертифицированного сотрудника, имеющего опыт в подобном производстве.

Лучше пригасить зарубежных коллег и перенять их опыт.

Итак, минимально потребуется нанять на работу:

инженера-физика;
электромеханика;
монтажника (2 чел.);
водителя (для сбыта продукции);
менеджера по продажам.

В бизнес план обязательно нужно будет включить заработную плату работников, налоги и госпошлины. Требуется позаботиться об автотранспорте для оперативной доставки и установки солнечных панелей.

Реклама и сбыт

Перед тем, как основывать бизнес подобного рода, необходимо просчитать и проанализировать конкуренцию в данном конкретном регионе. Несмотря на относительную новизну продукции, уже существует ряд частных крупных компаний и небольших производств.

Немаловажную роль в успешном ведении бизнеса играет качественная и повсеместная реклама. Она является ключевым моментом в формировании рынка потребителей и ниши сбыта изготовленных элементов.

Грамотный маркетинг позволит не просто разрекламировать вновь открытую фирму, но и проинформировать население о преимуществах использования и установки солнечных батарей. Ведь многие сегодня еще попросту не осведомлены о достоинствах и экономической рентабельности такой новинки.

Листовки на остановках общественного транспорта.
Объявления в газетах и журналах.
Заявления на радио и телевидении.

Важно разработать свой сайт, наполнить его качественным контентом, создать группы в социальных сетях, внедрить темы на популярных форумах и т.д.

Все это в совокупности позволит донести до потребителя важную информацию, расширить его знания о солнечных элементах питания и их преимуществах. Рекламой можно заняться самостоятельно или нанять профессиональных маркетологов, исходя из первоначальной суммы на реализацию проекта.

Финансовая составляющая бизнеса

Себестоимость продукции и последующей установки состоит из следующих затрат:

солнечная батарея – до 20 000 рублей;
полная аккумуляторная система – до 80 000 рублей;
установка для горячего водоснабжения до 60 000 рублей;
установка водонагревателя с теплообменниками – до 60 000 рублей.

Монтаж панелей и солнечных батарей, по цене может достигать 100% стоимости всей системы.

Стоимость открытия и поддержания

Для среднестатистического бизнеса по изготовлению солнечных панелей потребуются следующие вложения:

Основной материал и инструменты – до 100 тыс. рублей.
Помещение – аренда до 20 тыс. рублей.
Заработная плата сотрудникам производства – до 100 тыс. рублей.
Реклама и дополнительные расходы – 30 тыс. рублей.

Размер будущих доходов

Если одна солнечная батарея стоит 20 тыс. рублей, то несложно просчитать уровень доходов. Он напрямую зависит от эффективности рекламы и количества клиентов. Но в среднем один заказ будет обходиться в 50 000 рублей с сопутствующими расходами и установкой.

Срок окупаемости

Окупаться затраты начнут спустя 1-1,5года, когда уже будет полностью налажено производство и фирма приобретет популярность.Учитывайте тот факт, что идея изготовления солнечных батарей для нашей страны достаточно нова, поэтому нельзя экономить на рекламе. В противном случае бизнес может стать низкорентабельным.

На отечественном рынке, в сравнение с зарубежными аналогами, данное направление пока слабо развито, а значит есть возможность стать лидирующей эффективной компанией по выпуску солнечный батарей. Грамотный просчет и заранее составленный план позволит результативно распределить вложения и максимально быстро получить прибыль.

Альтернативные источники энергии все больше завоевывают отечественный рынок. Объясняется это высокими ценами на электричество, поставляемое по центральным сетям, а еще частыми скачками напряжения в них и даже отключением. Чтобы сделать свой дом полностью автономным многие выбирают солнечные панели производства Россия. Почему выбор падает именно на эти устройства? Возможно потому, что отечественная продукция является одной из самых дешевых на рынке.

Где применяются солнечные преобразователи

С каждым годом сфера их использования становится все шире. Если первоначально они использовались для обеспечения энергией жилых помещений, то сегодня находят применение повсеместно.

Смотрим видео, область применения и как работает солнечная панель:

Наиболее часто можно увидеть отечественные солнечные панели в удаленных районах, где нет централизованного электроснабжения. Именно в таких населенных пунктах нужны надежные и в то же время рентабельные источники энергии. Они с успехом применяются для:

Индивидуальных строений;
Небольших предприятий;
На сельскохозяйственных объектах.

Что же касается крупных населенных пунктов, то в них уже давно используются солнечные батареи. Они обеспечивают энергией жилые здания, офисы, промышленные предприятия. Чаще всего им отводится роль резервных источников энергии. Поэтому производство солнечных панелей в России развивается достаточно быстро.

Самым главным достоинством таких установок является их абсолютная экологическая чистота. Только фотоэлектрические системы способны обеспечивать человека чистой энергией и не наносят вреда окружающей среде, как тепловые электростанции.

Секреты производства

Основным компонентом устройства служат кремниевые фотопреобразователи или пластины. Они бывают двух типов:

Монокристаллические;
Мультикристаллические.

Первые изготавливаются путем нарезки из одного кристалла пластин конкретных размеров. Обычно он представляет собой слиток, из него вырезаются псевдоквадратные детали. Такая форма выбрана не случайно. Они обеспечивают более плотное заполнение поверхности устройства.

Мультикристаллические пластины выполняют в виде правильных квадратов.

Но как же работают солнечные батареи российского производства? Прежде чем рассматривать принцип работы следует уяснить, что основу кристаллических пластин составляет p-n переход. Его главное свойство – это возможность перемещения носителей в одном направлении. На этом принципе базируется работа фотоэлектрических элементов. Солнечные лучи падая на панель приводят к образованию электронов и дырок. И пропуская лучи p-n переход разделяет их. После этого они передаются во внешнюю цепь, создавая тем самым напряжение на нагрузке.

Далее пластины проходят плазмохимическое травление. Оно заключается в следующем. В каждом элементе есть лицевая и рабочая сторона. На первой находится токосъемная решетка, а на второй – сплошной контакт. Но поскольку n-слой имеет большое количество примесей, то он является хорошим проводником тока. Причем в процессе изготовления пластины он образуется на торцах пластины по периметру тыльной стороны. Это часто приводит к электрическому замыканию, избежать его появления можно при его физическом удалении. Для этого потребуется лазер или травление. Последний способ считается наиболее рациональным.

Смотрим видео, этапы изготовления:

Производители солнечных пластин учли и тот факт, что использование текстуры позволяет снизить отражение до 11%. При этом на поверхность деталей наносится специальное покрытие.

Далее следуют процессы лицевой и тыльной металлизации. Первый способ предполагает выполнение лицевого контакта в виде решетки и расположение его на рабочей стороне солнечной пластины. Однако высокая стоимость этого процесса привела к выполнению металлизации с использованием пасты, содержащей в своем составе шарики из металла, флюс и специальные добавки.

После выполнения всех необходимых этапов создания солнечных батарей они подвергаются обязательному тестированию с проверкой их параметров.

Обзор российских производителей фотоэлектрических элементов

ООО Хевел, проект реализован в г. АНапа

Комплектующие для солнечных систем выпускаются многими компаниями. Среди отечественных предприятий наибольшим спросом пользуется продукция выпускаемая:

Заводом в Рязани;
ООО Хевел в Новочебоксарске;
Компаниями Сатурн и Солнечный ветер Краснодара.

В ассортимент рязанского предприятия, работающего с 1963 года, входят различные элементы, необходимые для создания таких систем:

Инверторы;
Контроллеры;
Монокристаллические модули;
Крохотные панели для портативных устройств.

Вся продукция предприятия отличается высоким качеством и надежностью, а кроме того имеет приемлемые цены. Например, солнечная панель российского производства в 120 Вт будет иметь цену около 20 тысяч рублей. Производимые на заводе изделия проходят обязательный контроль, а их качество подтверждено соответствующими сертификатами.

Смотрим видео о продукции компании Солнечный Ветер:

Крупнейшее производство солнечных батарей находится в Новочебоксарске. Эта компания не только поставляет свою продукцию на отечественные рынки, но и планирует выход с ней на мировой уровень. Основной специализацией компании является изготовление тонкопленочных модулей. Причем для их производства используются передовые технологии, запатентованные швейцарской компанией Solar.

Реализованные проекты, компанией Солнечный Ветер

Несмотря на свой еще достаточно молодой возраст предприятие Хевел успело зарекомендовать себя как надежного производителя, у которого можно купить солнечные панели производства Россия.

В Краснодаре производство освоили две компании Солнечный ветер и Сатурн. Они выпускают не только сами модули, но и оборудование для их производства. Продукция предприятия Солнечный ветер установлена на базовой станции МТС, где сумела доказать свои уникальные возможности.

Компания Сатурн также занимается производством солнечных батарей. Причем для этого здесь используются различные виды каркасов:

Сетчатый;
Из пленки;
Струнный.

Фотоэлементы из кремния, играющие ключевую роль в солнечных панелях, производятся на предприятии по собственной технологии. При этом продукция компании выпускается с использованием германиевых подложек и многопереходных элементов, что позволило увеличить КПД батарей.

Заключение

Исходя только из вышеизложенных фактов можно сказать, что у альтернативной энергетики большое будущее. И даже в России она постепенно становится популярной не только у владельцев загородного жилья, но и в промышленном секторе. Благодаря стремлению отечественных компаний к развитию собственной деятельности, связанной с разработкой прогрессивных технологий, новых материалов, солнечные батареи становятся все более популярным и доступными для широкого круга потребителей.