Что такое двусторонние солнечные панели? Обзор, как они работают и перспективы

Чем эти панели отличаются от односторонних солнечных панелей?

Дэвид Кучта, доктор философии. имеет 10-летний опыт работы в садоводстве и много читал по истории окружающей среды и энергетическому переходу. Экологический активист с 1970-х годов, он также историк, писатель, садовник и педагог.

abriendomundo / Getty Images

Двусторонние солнечные панели генерируют солнечную энергию как из прямого солнечного света, так и из отраженного света (альбедо), что означает, что по сути они являются двусторонними панелями.

Это большое отличие от более распространенных односторонних солнечных панелей, которые генерируют энергию только со стороны, обращенной к солнцу.

Двусторонняя солнечная энергия не нова. Фактически, первые солнечные элементы, произведенные Bell Laboratories в 1954 году, были двусторонними. Однако, несмотря на свой потенциал повышения эффективности, двусторонние солнечные панели не получили широкого распространения односторонних солнечных панелей, отчасти из-за их относительной стоимости, а также более специфических условий окружающей среды, которые они требуют.

За счет улавливания альбедо, а также прямого солнечного света количество электроэнергии, вырабатываемой каждой двусторонней панелью, увеличивается, а это означает, что необходимо устанавливать меньше солнечных панелей.

В отличие от односторонних солнечных панелей, они сделаны из прозрачного стекла, которое пропускает часть света и отражается от поверхности внизу. Чтобы еще больше увеличить количество проходящего света, они используют стекло вместо металлических рам или сеток, чтобы удерживать их на месте. Стекло закаленное, уменьшает царапины. В остальном они работают точно так же, как другие фотоэлектрические (PV) панели, используя кристаллический кремний для поглощения солнечного света и преобразования его в электрический ток. Задняя сторона двусторонней солнечной панели обычно разделяет схему с передней стороной, тем самым увеличивая эффективность без увеличения схемы.

Согласно недавнему исследованию Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL), подразделения Министерства энергетики США, двусторонние панели могут генерировать на 9% больше электроэнергии, чем односторонние. Как и в случае с односторонними панелями с более высокой эффективностью, это означает, что необходимо установить меньше панелей, а также соответствующего оборудования, такого как крепления для панелей, инверторы и кабели, что снижает как затраты на оборудование, так и затраты на рабочую силу.

Солнечная фотоэлектрическая технология менее эффективна при более высоких температурах, что дает двусторонним панелям еще одно преимущество. Поскольку они изготовлены из стекла без теплопоглощающей алюминиевой подложки, как у односторонних панелей, они имеют более низкие рабочие температуры, что повышает их эффективность.

Двусторонние панели не нуждаются в заземлении, поскольку у них нет металлического каркаса, который потенциально может проводить электричество. А поскольку их конструкция делает их более долговечными, на них часто предоставляется более длительная гарантия — 30 лет, а не 25 лет для односторонних панелей.

Поскольку двусторонние панели в большей степени полагаются на рассеянное солнечное излучение, они более эффективны, чем односторонние панели, в пасмурном климате или в любом месте, где меньше прямого солнечного света и больший процент непрямой, рассеянной инсоляции. По той же причине двусторонние панели более эффективны в течение более длительных периодов дня, когда все еще есть рассеянный солнечный свет, но нет прямого света на панели.

Двусторонние панели также могут лучше использовать солнечные трекеры, чтобы следить за солнцем в течение дня. Одно исследование показало, что при отслеживании вырабатываемая электроэнергия увеличивается на 27% по сравнению с односторонними панелями и на 45% по сравнению с двусторонними панелями с фиксированным наклоном. Другое исследование с аналогичными результатами показало, что двусторонние панели на солнечных трекерах снизили стоимость электроэнергии на 16%.

Двусторонние солнечные панели лучше всего подходят для поверхностей с высокой отражающей способностью, таких как песок, бетон или снег. Пустыни, такие как пустыня Атакама в Чили, изображенная выше, с минимальным древесным покровом имеют высокие показатели альбедо, как и регионы, где летом трава становится коричневой, например, на склонах холмов в Калифорнии.

NREL создала базу данных, сравнивающую уровни отражательной способности различных материалов, и разместила ее на веб-сайте DuraMAT. Монтажники солнечных батарей могут использовать данные о влажности местности, средней облачности, типе экологического биома, скорости ветра и других параметрах для расчета относительной эффективности размещения двусторонних солнечных панелей в разных местах.