Срок службы солнечных батарей

Приобретая солнечные панели для использования в бытовых целях энергию солнечного излучения, любому потребителю желательно знать гарантийные сроки работоспособности таких панелей.

Как известно, имеющиеся в продаже солнечные батареи классифицируются по показателю своей мощности, который, в свою очередь, зависит от размера панели и типа используемых для её работы термоэлектрических преобразователей. В частности, производятся солнечные панели  либо на кремниевых, тонкоплёночных элементах, либо на   моно- или поликристаллических. Последние мощнее, дороже, но занимают меньшее пространство на крыше.

Зависимость надёжности солнечной батареи от типа рабочих элементов

Общий принцип действия солнечной батареи представлен на рис. 1.

Очевидно, что на срок службы солнечных батарей будут влиять долговечность покрытия фотоэлемента и коэффициент полезного действия панели при трансформации её освещённости в фактическое значение силы тока.

Долговечность покрытия солнечных батарей

Этот параметр будет определяться стабильностью свойств панели при ей нагреве и эффективностью противодействия материала внешним механическим воздействиям.  Существуют стандартные испытания работоспособности солнечных батарей, которые регламентируются и устанавливаются специальной программой Potential Induced Degradation Test (PID) - тестом степени деградации солнечных элементов. Согласно данным PID-тестирования, наибольшую стабильность показывают солнечные батареи, собранные на поликристаллических, многослойных модулях, которые полностью сохраняют свою работоспособность при нагреве до 50...60 ⁰С. Тонкоплёночные (или аморфные) солнечные батареи при этом допускают нагрев только до 25…35 ⁰С, после чего резко теряют свою мощность. Объясняется это совокупным и неблагоприятным действием следующих факторов:

• постепенным, но постоянным разрушением герметизирующей пленки лицевого контакта 1 (см. рис.1);
• разрушением заднего контакта панели 6 и постепенным снижением прозрачности прослойки между солнечными элементами и ограждающим стеклом.

Механизм данных явлений заключается в следующем. Влагостойкость солнечной батарее обеспечивает специальный герметик, который в течением времени разрушается ультрафиолетовым излучением солнца. При этом увеличивается поступление внешней влаги в пространство между слоями 3, 4 и 5  фотоэлемента. Происходит коррозия электрических контактов солнечной панели, в результате чего возрастает их электросопротивление. Впоследствии контакты разрушаются (к счастью, это происходит не скоро – даже в дешевых исполнениях солнечные батареи сохраняют свою работоспособность в течение 8…10 лет).

Косвенно оценить работоспособность и, таким образом, определить фактический срок службы солнечных батарей можно по вольтамперной характеристике установки (см. рис. 2), где приведен график мощности батареи  в зависимости от нагрузки при обычных условиях эксплуатации солнечной панели.

Если вольтамперная характеристика стабильна в диапазоне напряжения холостого хода (как на рис.2), либо незначительно изменяется, то солнечная батарея сохраняет свою работоспособность, поскольку мощность батареи в этом случае зависит  только от уровня освещённости, а не от суммарных потерь напряжения при разогреве панели. Коэффициент полезного действия солнечной панели в подобных условиях будет оставаться на заявленном изготовителем уровне.

Долговечность аккумуляторов солнечных батарей

Из всех компонентов панели наименьшую долговечность имеют аккумуляторы. Для определения их работоспособности следует при покупке солнечной панели выяснить тип аккумулятора: если это обычные кислотно-свинцовые, то гарантированный срок их эксплуатации не превысит 5 лет, что в несколько раз меньше гарантийного срока работы самой панели. Оценить срок службы солнечных батарей в таком случае целесообразно по степени разряда аккумулятора (см. рис.3). Если фактическая ёмкость аккумулятора не превышает 35…40%, то его необходимо готовить к замене.

Как выбрать солнечную батарею с максимальным сроком службы

В последних конструкциях солнечных панелей используется конструктивное решение, обеспечивающее существенное увеличение срока работоспособности солнечных батарей. Оно заключается в пассивном охлаждении рабочих поверхностей солнечных панелей. В их конструкцию монтируются кристаллы  кварцевого стекла, которые отражают вредное инфракрасное излучение от поверхности батареи.

Стоит обращать внимание и на маркировку солнечных панелей. Различают три основных уровня качества :

• Grade A: при тесте на  старение  фактическое снижение мощности не превышает 5%;
• Grade B: фактическое снижение мощности не превышает 30%;
• Grade C: фактическое снижение мощности превышает 30%.

Таким образом, уже по маркировке можно достоверно определять вероятный срок службы солнечных батарей.