Видове слънчеви панели: сравнителен преглед на дизайните и съвети за избор на панели

Алтернативната енергия се развива максимално в Европа, показват резултатите от нейното обещание. Появяват се нови видове слънчеви панели, тяхната ефективност се увеличава.

Ако искате да осигурите работата на индустриална сграда или жилищна сграда поради енергията на слънцето, първо трябва да научите за разликите в оборудването, да разберете кои соларни панели са подходящи за климатичните условия на определен регион.

Ще помогнем да разберем този проблем. Статията описва принципа на работа на фотоволтаичните преобразуватели, предоставя преглед на различни видове слънчеви панели с посочване на техните характеристики, предимства и недостатъци. След като прочетете материала, можете да направите правилния избор за подреждане на ефективна слънчева система.

Принципът на работа на слънчевите панели

По-голямата част от слънчевите панели са физически фотоволтаични преобразуватели. Ефектът на генериране на електричество възниква на мястото на полупроводниковия pn преход.

Силиконовите вафли са основата на цената на соларните панели, но когато се използват като денонощен източник на електроенергия, ще трябва допълнително да купувате скъпи батерии

Панелът се състои от две силиконови вафли с различни свойства. Под въздействието на светлината в единия от тях се наблюдава липса на електрони, а в другия - излишъкът им. Всяка плоча има медни проводими ленти, които се свързват към преобразуватели на напрежение.

Индустриален слънчев панел се състои от много ламинирани фотоволтаични клетки, свързани помежду си и монтирани върху гъвкава или твърда подложка.

Ефективността на оборудването зависи до голяма степен от чистотата на силикона и ориентацията на неговите кристали. Именно тези параметри инженерите се опитват да подобрят през последните десетилетия.Основният проблем в този случай е високата цена на процесите, които са в основата на пречистването на силиций и разположението на кристалите в една посока на целия панел.

Всяка година максималната ефективност на различните слънчеви панели се променя нагоре, защото милиарди долари се инвестират в изследване на нови фотоволтаични материали (+)

Полупроводниците на фотоелектрическите преобразуватели могат да бъдат направени не само от силиций, но и от други материали - принцип на батерията не се променя.

Видове фотоелектрически преобразуватели

Промишлените соларни панели се класифицират по техните дизайнерски характеристики и вида на работещия фотоволтаичен слой.

Има тези видове батерии по тип устройство:

• гъвкави панели;
• твърди модули.

Гъвкавите тънкослойни панели постепенно заемат все по-голяма ниша на пазара поради монтажната им гъвкавост, защото можете да ги инсталирате на повечето повърхности с разнообразни архитектурни форми.

Реалните характеристики на слънчевите панели обикновено са по-ниски от посочените в инструкциите. Ето защо, преди да ги инсталирате у дома, препоръчително е сами да видите подобен завършен проект

Според вида на работещия фотоволтаичен слой, слънчевите клетки са разделени на такива разновидности:

1. Силиций: монокристален, поликристален, аморфен.
2. Калумиев телур.
3. На базата на индий-медно-галиев селенид.
4. Полимерни.
5. Organic.
6. На базата на галиев арсенид.
7. Комбинирани и многослойни.

Интерес за широкия потребител са не всички видове слънчеви панели, а само първите два кристални подвида.

Въпреки че някои други видове панели имат висока ефективност, но поради високата цена, те не се използват широко.

Силиконовите фотоволтаични клетки са доста чувствителни към топлината. Базовата температура за измерване на производството на енергия е 25 ° C. Когато се увеличи с една степен, ефективността на панелите намалява с 0,45-0,5%.

След това ще бъдат разгледани подробно соларните панели, които представляват най-голям интерес за потребителите.

Характеристики на панели на силиконова основа

Силицият за слънчеви панели е направен от кварцов прах - натрошени кварцови кристали. Най-богатите находища на суровини са в Западен Сибир и Средния Урал, поради което перспективите за тази област на слънчевата енергия са почти неограничени.

Дори сега кристалните и аморфни силиконови панели вече заемат повече от 80% от пазара. Затова си струва да ги разгледаме по-подробно.

Монокристални силиконови панели

Съвременните монокристални силиконови вафли (моно-Si) имат равномерен тъмносин цвят по цялата повърхност. За тяхното производство се използва най-чистият силиций. Монокристалните фотоклетки сред всички силиконови вафли имат най-високата цена, но също така осигуряват най-добра ефективност.

Големи монокристални слънчеви панели с въртящи се механизми се вписват перфектно в пустинните пейзажи. Той осигурява условията за максимална производителност.

Високата цена на производство се дължи на трудността да се ориентират всички силициеви кристали в една посока. Поради такива физични свойства на работния слой се постига максимална ефективност само когато слънчевата светлина е перпендикулярна на повърхността на плочата.

Монокристалните батерии изискват допълнително оборудване, което автоматично ги върти през деня, така че равнината на панелите да е възможно най-перпендикулярна на слънчевите лъчи.

Слоевете от силиций с едностранно ориентирани кристали се изрязват от цилиндрична метална лента, така че готовите фотоволтаични блокове имат формата на квадрат, заоблен в ъглите.

Предимствата на монокристалните силиконови батерии включват:

1. Висока ефективност със стойност 17-25%.
2. плътност - по-малка площ на разполагане на оборудването на единица мощност, в сравнение с поликристалните силициеви панели.
3. трайност - осигурена е достатъчна ефективност на производство на енергия до 25 години.

Има само два недостатъка на такива батерии:

1. Висока цена и продължителна изплащане
2. Чувствителност към замърсяване, Следователно прахът разсейва светлината, ефективността на слънчевите панели, покрити с нея, намалява рязко.

Поради необходимостта от пряка слънчева светлина, монокристали инсталирани са слънчеви панели главно на открити площи или на височини. Колкото по-близо е зоната до екватора и колкото повече слънчеви дни са в нея, толкова по-предпочитано е инсталирането на този конкретен тип фотоволтаични клетки.

Поликристални слънчеви панели

Поликристалните силициеви панели (multi-Si) имат неравномерен син цвят поради многостранната ориентация на кристалите. Чистотата на силикона, използван при производството им, е малко по-ниска от тази на монокристалните аналози.

Многопосочността на кристалите осигурява висока ефективност с разсеяна светлина - 12-18%. Тя е по-ниска, отколкото в еднопосочните кристали, но при облачни условия такива панели са по-ефективни.

Хетерогенността на материала също води до намаляване на цената на производството на силиций. Пречистеният метал за поликристални слънчеви панели се излива във форми без специални трикове.

При производството се използват специални техники за образуване на кристали, но ориентацията им не се контролира. След охлаждане силицийът се нарязва на слоеве и се обработва по специален алгоритъм.

Поликристалните панели не изискват постоянна ориентация към слънцето, следователно покривите на къщи и промишлени сгради се използват активно за тяхното поставяне.

През деня, със слаба облачност, предимствата на аморфните силиконови слънчеви панели няма да бъдат забележими, предимствата им се разкриват само с гъсти облаци или на сянка (+)

Предимствата на слънчевите панели с многопосочни кристали включват:

1. Висока производителност при околната светлина.
2. Възможност за стационарен монтаж по покривите на сградите.
3. По-ниска цена в сравнение с монокристалните панели.
4. Продължителност на операцията - спадът на ефективността след 20 години експлоатация е само 15-20%.

Недостатъците на поликристалните панели също са налични:

1. Ниска ефективност със стойност 12-18%.
2. Относителна обемност - изисква повече място за монтаж на единица мощност в сравнение с монокристалните колеги.

Поликристалните слънчеви панели печелят все по-голям пазарен дял сред другите силиконови батерии. Това се осигурява от широки потенциални възможности за намаляване на разходите за тяхното производство. Ефективността на такива панели също нараства ежегодно, като бързо се приближава до 20% за масовите продукти.

Аморфни силициеви слънчеви панели

Механизмът за производство на аморфни силициеви слънчеви панели е коренно различен от производството на кристални фотоволтаични клетки. Тук се използва не чист неметал, а негов хидрид, чиито горещи пари се отлагат върху субстрата.

В резултат на тази технология не се образуват класически кристали, а производствените разходи рязко се намаляват.

Утаените аморфни силициеви фотоклетки могат да бъдат монтирани както върху гъвкав полимерен субстрат, така и върху твърд стъклен лист

В момента вече има три поколения панели, изработени от аморфен силиций, във всяко от които ефективността забележимо се повишава. Ако първите фотоволтаични модули са имали ефективност от 4-5%, сега моделите от второ поколение с ефективност от 8-9% масово се продават на пазара.

Аморфните панели от най-новата разработка имат ефективност до 12% и вече започват да се появяват в продажба, но все още са доста скъпи.

Поради характеристиките на тази технология на производство, е възможно да се създаде силициев слой върху твърда и гъвкава подложка. Поради това аморфните силициеви модули се използват активно в гъвкави тънкослойни слънчеви модули. Но опциите с еластична подложка са много по-скъпи.

Физикохимичната структура на аморфния силиций позволява максимално абсорбиране на фотони от слаба разсеяна светлина за генериране на електричество. Следователно такива панели са удобни за използване в северните райони с големи свободни площи.

Ефективността на батерии на базата на аморфна силиций не намалява дори при високи температури, въпреки че по този параметър са по-ниски от арсенидните панели от галий.

Със същата цена на оборудването, слънчевите панели на силициев хидрид показват по-висока производителност от техните единични и поликристални аналози (+)

За да обобщим, можем да посочим следните предимства на аморфните слънчеви панели:

1. гъвкавост - възможност за производство на гъвкави и тънки панели, монтиране на батерии под всякаква архитектурна форма.
2. Висока ефективност при околната светлина.
3. Стабилна работа при високи температури.
4. Простота и надеждност на дизайна, Такива панели практически не се счупват.
5. Запазване на производителността в трудни условия - по-малък спад на производителността при прашна повърхност от кристални аналози

Срокът на експлоатация на такива фотоволтаични клетки, като се започне от второто поколение, е 20-25 години с спад на мощността от 15-20%. Недостатъците на аморфните силиконови панели включват само необходимостта от по-големи площи, за да се разположат оборудване с необходимата мощност.

Преглед на устройства без силиций

Някои слънчеви панели, направени с помощта на редки и скъпи метали, имат ефективност над 30%. Те са многократно по-скъпи от техните силиконови колеги, но въпреки това са заели високотехнологична търговска ниша, благодарение на техните специални характеристики.

Редки метални соларни панели

Съществуват няколко вида соларни панели, изработени от редки метали, и не всички имат ефективност, по-висока от тази на монокристалните силициеви модули.

Въпреки това, възможността за работа в екстремни условия позволява на производителите на такива слънчеви панели да произвеждат конкурентни продукти и да провеждат допълнителни изследвания.

Кадмиевите телуридни панели се използват активно за облицовка на сгради в екваториални и арабски страни, където повърхността им се загрява до 70-80 градуса следобед

Основните сплави, използвани за производството на фотоволтаични клетки са кадмий телурид (CdTe), индиев меден галиев селенид (CIGS) и индиев меден селенид (CIS).

Кадмият е токсичен метал, а индий, галий и телур са доста редки и скъпи, така че масовото производство на слънчеви панели въз основа на тях е дори теоретично невъзможно.

Ефективността на такива панели е на ниво от 25-35%, въпреки че в изключителни случаи може да достигне до 40%. Преди бяха използвани главно в космическата индустрия, но сега се появи нова обещаваща посока.

Поради стабилната работа на редки метални слънчеви клетки при температури от 130-150 ° С, те се използват в соларни топлинни централи. В този случай лъчите на слънцето от десетки или стотици огледала са концентрирани върху малък панел, който едновременно генерира електричество и осигурява прехвърлянето на топлинна енергия към водния топлообменник.

В резултат на нагряването на водата се образува пара, което кара турбината да се върти и да генерира електричество. Така слънчевата енергия се преобразува в електрическа енергия едновременно по два начина с максимална ефективност.

Полимерни и органични аналози

Фотоволтаичните модули на базата на органични и полимерни съединения започват да се разработват едва през последното десетилетие, но изследователите вече постигнаха значителен напредък. Европейската компания показва най-голям напредък Heliatek, която вече е оборудвала няколко високи сгради с органични слънчеви панели.

Дебелината на конструкцията му от ролка тип филм HeliaFilm е само 1 мм.

При производството на полимерни панели се използват вещества като въглеродни фулерени, меден фталоцианин, полифенилен и други. Ефективността на такива слънчеви клетки вече достига 14-15%, а цената на производството е няколко пъти по-малка от кристалните слънчеви панели.

Остър е въпросът за периода на разграждане на органичния работен слой. Засега не е възможно надеждно да се потвърди нивото на неговата ефективност след няколко години работа.

Предимствата на органичните слънчеви панели са:

• възможността за екологично изхвърляне;
• ниска себестойност на продукцията;
• гъвкав дизайн.

Недостатъците на такива фотоклетки включват сравнително ниската ефективност и липсата на надеждна информация за периодите на стабилна работа на панелите. Възможно е след 5-10 години всички недостатъци на органичните слънчеви клетки да изчезнат и те да станат сериозни конкуренти за силиконовите вафли.

Кой слънчев панел да изберете?

Изборът на слънчеви панели за селски къщи на ширина 45-60 ° не е труден. Тук си струва да разгледаме само два варианта: поликристални и монокристални силиконови панели.

Ако има недостиг на място, е по-добре да се даде предпочитание на по-ефективни модели с едностранна ориентация на кристали, с неограничена площ се препоръчва закупуване на поликристални батерии.

Не бива да разчитате на прогнозите на аналитичните компании за развитието на пазара на слънчеви панели, защото техните най-добри проби може би още не са изобретени

Изборът на конкретен производител, необходимия капацитет и допълнително оборудване е по-добър с участието на ръководители на компании, участващи в продажбата и монтажа на такова оборудване. Трябва да сте наясно, че качеството и цената на фотоволтаичните модули при най-големите производители се различават малко.

Моля, обърнете внимание, че при поръчка на комплект оборудване до ключ, цената на самите слънчеви панели ще бъде само 30-40% от общата сума. Периодите на изплащане на подобни проекти са 5-10 години и зависят от нивото на потребление на енергия и възможността за продажба на излишък от електричество в градската мрежа.

Някои майстори предпочитат да сглобяват слънчеви панели със собствените си ръце. На нашия сайт има статии с подробно описание на технологията на производство на такива панели, тяхното свързване и подреждане на отоплителни слънчеви системи.

Съветваме ви да се запознаете с:

1. Как да направите слънчева батерия със собствените си ръце: инструкция за самостоятелно сглобяване
2. Слънчеви отоплителни системи: анализ на отоплителните технологии, базирани на слънчеви системи
3. Схема на свързване на соларни панели: към контролера, към батерията и към обслужваните системи

Изводи и полезно видео по темата

Представените видеоклипове показват работата на различни слънчеви панели в реални условия. Те също така ще помогнат да се разберат проблемите с избора на свързано оборудване.

Правила за избор на слънчеви панели и свързаното с тях оборудване:

Видове слънчеви панели:

Тестване на монокристални и поликристални панели:

За населението и малките промишлени съоръжения няма реална алтернатива на кристалните силициеви панели. Но темпът на развитие на новите видове слънчеви панели ни позволява да се надяваме, че скоро енергията на слънцето ще се превърне в основен източник на електричество в много селски къщи.

Предлагаме на всички, които се интересуват от проблема с избора и използването на соларни панели, за да оставят коментари, да задават въпроси и да участват в дискусии. Контактната форма се намира в долния блок.