Typy solárních panelů: srovnávací přehled návrhů a tipů pro výběr panelů

Alternativní energie se v Evropě vyvíjí co nejvíce, což ukazuje výsledky jejího slibu. Objevují se nové typy solárních panelů, jejich účinnost se zvyšuje.

Pokud chcete zajistit provoz průmyslové budovy nebo obytné budovy kvůli sluneční energii, musíte se nejprve dozvědět o rozdílech v zařízení, pochopit, které solární panely jsou vhodné pro klimatické podmínky konkrétního regionu.

Pomůžeme pochopit tento problém. Článek popisuje princip činnosti fotovoltaických konvertorů, poskytuje přehled různých typů solárních panelů s uvedením jejich charakteristik, výhod a nevýhod. Po přečtení materiálu si můžete vybrat správnou volbu pro uspořádání efektivní sluneční soustavy.

Princip fungování solárních panelů

Převážná většina solárních panelů jsou fyzicky fotovoltaické konvertory. Efekt výroby elektřiny nastává v místě polovodičového pn křižovatky.

Základem ceny solárních panelů jsou křemíkové oplatky, ale pokud se používají jako nepřetržitý zdroj elektřiny, budete si muset navíc koupit drahé baterie.

Panel se skládá ze dvou křemíkových destiček s různými vlastnostmi. Pod vlivem světla v jednom z nich je nedostatek elektronů a v druhém - jejich nadbytek. Každá deska má měděné vodivé pásky, které se připojují k měničům napětí.

Průmyslový solární panel se skládá z mnoha laminovaných fotovoltaických článků navzájem spojených a upevněných na pružném nebo pevném substrátu.

Účinnost zařízení závisí do značné míry na čistotě křemíku a orientaci jeho krystalů. Právě tyto parametry se inženýři v posledních desetiletích snaží zlepšit.Hlavním problémem v tomto případě jsou vysoké náklady na procesy, které jsou základem čištění křemíku, a umístění krystalů v jednom směru skrz panel.

Každý rok se maximální účinnost různých solárních panelů mění nahoru, protože do výzkumu nových fotovoltaických materiálů se investují miliardy dolarů (+)

Polovodiče fotoelektrických převodníků mohou být vyrobeny nejen z křemíku, ale také z jiných materiálů - princip baterie to se nemění.

Typy fotoelektrických převodníků

Průmyslové solární panely se dělí podle konstrukčních prvků a typu pracovní fotovoltaické vrstvy.

Existují tyto typy baterií podle typu zařízení:

• ohebné panely;
• pevné moduly.

Flexibilní tenkovrstvé panely postupně zabírají stále větší výklenek na trhu díky své všestrannosti montáže, protože je můžete instalovat na většinu povrchů s různými architektonickými formami.

Skutečné vlastnosti solárních panelů jsou obvykle nižší než ty, které jsou uvedeny v pokynech. Proto je před instalací doma, je vhodné vidět podobný dokončený projekt sami

Podle typu pracovní fotovoltaické vrstvy se solární články dělí na tyto odrůdy:

1. Křemík: monokrystalický, polykrystalický, amorfní.
2. Tellurium kadmium.
3. Na základě selenidu indium-měď-gallium.
4. Polymer.
5. Organické
6. Na základě arzenidu gallia.
7. Kombinované a vícevrstvé.

Zajímavé pro obecného spotřebitele nejsou všechny typy solárních panelů, ale pouze první dva krystalické poddruhy.

Ačkoli některé jiné typy panelů mají vysokou účinnost, ale z důvodu vysokých nákladů, nejsou široce používány.

Křemíkové fotovoltaické články jsou velmi citlivé na teplo. Základní teplota pro měření výroby energie je 25 ° C. Při zvýšení o jeden stupeň se účinnost panelů sníží o 0,45-0,5%.

Dále budou podrobně prozkoumány solární panely, které mají největší zájem spotřebitelů.

Vlastnosti křemíkových panelů

Křemík pro solární panely je vyroben z křemenných krystalů rozdrcených křemenem. Nejbohatší ložiska surovin jsou v západní Sibiři a na Středním Uralu, proto jsou vyhlídky na tuto oblast sluneční energie téměř neomezené.

Dokonce i nyní již krystalické a amorfní křemíkové panely zaujímají více než 80% trhu. Proto je stojí za zvážení je podrobněji.

Monokrystalické křemíkové panely

Moderní monokrystalické křemíkové oplatky (mono-Si) mají na celém povrchu jednotnou tmavě modrou barvu. K jejich výrobě se používá nejčistší křemík. Monokrystalické fotobuňky ze všech křemíkových destiček mají nejvyšší cenu, ale také poskytují nejlepší účinnost.

Velké monokrystalické solární panely s rotačními mechanismy se perfektně hodí do pouštní krajiny. Poskytuje podmínky pro maximální produktivitu.

Vysoké výrobní náklady jsou způsobeny obtížností orientovat všechny křemíkové krystaly jedním směrem. Díky těmto fyzikálním vlastnostem pracovní vrstvy je maximální účinnost zajištěna pouze tehdy, když je sluneční světlo kolmé na povrch desky.

Monokrystalické baterie vyžadují další vybavení, které je automaticky během dne otáčí, takže rovina panelů je co možná kolmá na sluneční paprsky.

Vrstvy křemíku s jednostranně orientovanými krystaly jsou vyříznuty z válcové kovové tyče, takže hotové fotovoltaické bloky mají tvar čtverce zaobleného v rozích.

Mezi výhody monokrystalických křemíkových baterií patří:

1. Vysoká účinnost s hodnotou 17-25%.
2. Kompaktnost - menší plocha umístění zařízení na jednotku výkonu ve srovnání s polykrystalickými křemíkovými panely.
3. Dlouhověkost - dostatečná účinnost výroby energie je zajištěna až do 25 let.

U těchto baterií existují pouze dvě nevýhody:

1. Vysoké náklady a dlouhou návratnost.
2. Citlivost na znečištění. Prach rozptyluje světlo, proto se účinnost solárních panelů s ním prudce snižuje.

Kvůli potřebě přímého slunečního světla, monokrystaly solární panely jsou nainstalovány hlavně na otevřených plochách nebo ve výškách. Čím je oblast blíže rovníku a čím déle jsou slunečné dny, tím výhodnější je instalace tohoto konkrétního typu fotovoltaických článků.

Polykrystalické solární panely

Polykrystalické křemíkové panely (multi-Si) mají nerovnoměrnou modrou barvu díky univerzální orientaci krystalů. Čistota křemíku použitého při jejich výrobě je o něco nižší než čistota analogů monokrystalů.

Vícesměrnost krystalů poskytuje vysokou účinnost při rozptýleném světle - 12-18%. Je nižší než u jednosměrných krystalů, ale za oblačných podmínek jsou takové panely účinnější.

Heterogenita materiálu také vede ke snížení nákladů na výrobu křemíku. Čištěný kov pro polykrystalické solární panely se nalije do forem bez zvláštních triků.

Při výrobě se používají speciální techniky k vytvoření krystalů, ale jejich orientace není kontrolována. Po ochlazení se křemík rozdělí na vrstvy a zpracuje se podle zvláštního algoritmu.

Polykrystalické panely nevyžadují konstantní orientaci ke slunci, proto se k jejich umístění aktivně používají střechy domů a průmyslových budov.

Během dne, se slabým deštěm, nebudou výhody amorfních křemíkových solárních panelů patrné, jejich výhody se projeví pouze při hustých mracích nebo ve stínu (+)

Výhody solárních panelů s vícesměrnými krystaly zahrnují:

1. Vysoký výkon v okolním světle.
2. Možnost stacionární instalace na střechách budov.
3. Nižší náklady ve srovnání s monokrystalickými panely.
4. Doba provozu - pokles účinnosti po 20 letech provozu je pouze 15–20%.

Nevýhody polykrystalických panelů jsou také k dispozici:

1. Nízká účinnost s hodnotou 12-18%.
2. Relativní objemnost - vyžaduje více prostoru pro instalaci na jednotku výkonu ve srovnání s monokrystaly.

Polykrystalické solární panely získávají rostoucí podíl na trhu mezi ostatními silikonovými bateriemi. To je zajištěno širokými potenciálními příležitostmi ke snížení nákladů na jejich výrobu. Účinnost těchto panelů také roste každoročně a rychle se blíží 20% u masových výrobků.

Amorfní křemíkové solární panely

Mechanismus výroby amorfních křemíkových solárních panelů se zásadně liší od výroby krystalických fotovoltaických článků. Zde se nepoužívá čistý nekov, ale jeho hydrid, jehož horké páry se ukládají na substrát.

V důsledku této technologie nevznikají klasické krystaly a výrobní náklady se výrazně snižují.

Precipitované amorfní křemíkové fotočlánky mohou být namontovány jak na pružný polymerní substrát, tak na tuhou skleněnou tabuli

V současné době již existují tři generace panelů vyrobených z amorfního křemíku, přičemž u každé z nich se účinnost znatelně zvyšuje. Pokud měly první fotovoltaické moduly účinnost 4-5%, nyní se na trhu masově prodávají modely druhé generace s účinností 8-9%.

Amorfní panely nejnovějšího vývoje mají účinnost až 12% a již se začínají objevovat v prodeji, ale stále jsou poměrně drahé.

Díky vlastnostem této výrobní technologie je možné vytvořit silikonovou vrstvu na pevném i pružném podkladu. Z tohoto důvodu se amorfní křemíkové moduly aktivně používají ve flexibilních tenkovrstvých solárních modulech. Ale možnosti s elastickou podložkou jsou mnohem dražší.

Fyzikálně-chemická struktura amorfního křemíku umožňuje maximální absorpci fotonů slabého rozptýleného světla za účelem výroby elektřiny. Proto jsou takové panely vhodné pro použití v severních oblastech s velkými volnými plochami.

Účinnost baterií na bázi amorfního křemíku neklesá ani při vysokých teplotách, ačkoli jsou v tomto parametru nižší než panely arzenidu gallia.

Solární panely s hydridem křemičitým vykazují za stejnou cenu zařízení vyšší výkon než jejich jednoduché a polykrystalické analogy (+)

Abychom to shrnuli, můžeme uvést následující výhody amorfních solárních panelů:

1. Všestrannost - schopnost vyrábět pružné a tenké panely, upevňovat baterie na jakoukoli architektonickou formu.
2. Vysoká účinnost v okolním světle.
3. Stabilní práce při vysokých teplotách.
4. Jednoduchost a spolehlivost návrhu. Takové panely se prakticky nerozbijí.
5. Zachování výkonu v obtížných podmínkách - menší pokles výkonu při prašném povrchu než krystalické analogy

Životnost takových fotovoltaických článků, počínaje druhou generací, je 20–25 let při poklesu výkonu o 15–20%. Nevýhody amorfních křemíkových panelů zahrnují pouze potřebu větších ploch pro umístění zařízení s požadovanou energií.

Přehled zařízení bez křemíku

Některé solární panely vyrobené pomocí vzácných a drahých kovů mají účinnost více než 30%. Jsou mnohokrát dražší než jejich protějšky z křemíku, ale díky svým zvláštním vlastnostem mají obsazené špičkové obchodní místo.

Vzácné kovové solární panely

Existuje několik typů solárních panelů vyrobených ze vzácných kovů a ne všechny mají vyšší účinnost než monokrystalické křemíkové moduly.

Schopnost pracovat v extrémních podmínkách však umožňuje výrobcům takových solárních panelů vyrábět konkurenceschopné produkty a provádět další výzkum.

Panely teluridu kadmia se aktivně používají k obkladům budov v rovníkových a arabských zemích, kde se jejich povrch odpoledne zahřívá až na 70–80 stupňů

Hlavními slitinami používanými pro výrobu fotovoltaických článků jsou telurid kadmia (CdTe), selenid mědi india a gallia (CIGS) a selenid mědi india (CIS).

Kadmium je toxický kov a indium, gallium a tellur jsou poměrně vzácné a drahé, takže hromadná výroba solárních panelů na nich založených je teoreticky nemožná.

Účinnost takových panelů je na úrovni 25-35%, i když ve výjimečných případech může dosáhnout až 40%. Dříve se používaly hlavně ve vesmírném průmyslu, ale nyní se objevil nový slibný směr.

Díky stabilnímu provozu solárních článků ze vzácných kovů při teplotách 130 - 150 ° C se používají v solárních termálních elektrárnách. V tomto případě jsou paprsky slunce z desítek nebo stovek zrcadel soustředěny na malý panel, který současně vyrábí elektřinu a zajišťuje přenos tepelné energie do vodního tepelného výměníku.

V důsledku ohřevu vody se vytváří pára, která způsobuje rotaci turbíny a výrobu elektřiny. Solární energie se tak přeměňuje na elektrickou energii současně dvěma způsoby s maximální účinností.

Polymery a organické analogy

Fotovoltaické moduly založené na organických a polymerních sloučeninách se začaly vyvíjet až v poslední dekádě, ale vědci již dosáhli významného pokroku. Evropská společnost vykazuje největší pokrok Heliatek, která již vybavila několik výškových budov organickými solárními panely.

Tloušťka konstrukce svitkové fólie Heliafilm je pouze 1 mm.

Při výrobě polymerních panelů se používají látky jako uhlíkové fullereny, ftalocyanin mědi, polyfenylen a další. Účinnost takových solárních článků již dosahuje 14-15% a výrobní náklady jsou několikrát nižší než krystalické solární panely.

Otázka období degradace organické pracovní vrstvy je akutní. Dosud není možné spolehlivě potvrdit úroveň jeho účinnosti po několika letech provozu.

Výhody organických solárních panelů jsou:

• možnost ekologické likvidace;
• nízké výrobní náklady;
• flexibilní design.

Nevýhody takových fotobuněk zahrnují relativně nízkou účinnost a nedostatek spolehlivých informací o obdobích stabilního provozu panelů. Je možné, že za 5-10 let zmizí všechny nevýhody organických solárních článků a stanou se vážnými konkurenty křemíkových destiček.

Který solární panel si vybrat?

Výběr solárních panelů pro venkovské domy v zeměpisné šířce 45–60 ° není obtížný. Zde stojí za zvážení pouze dvě možnosti: polykrystalické a monokrystalické křemíkové panely.

Pokud je nedostatek místa, je lepší dát přednost efektivnějším modelům s jednostrannou orientací krystalů, s neomezenou plochou se doporučuje zakoupit polykrystalické baterie.

Při vývoji trhu se solárními panely byste se neměli spoléhat na prognózy analytických společností, protože jejich nejlepší vzorky ještě nebyly vynalezeny.

Výběr konkrétního výrobce, požadovaná kapacita a další vybavení je lepší za účasti manažerů společností zapojených do prodeje a instalace takového zařízení. Měli byste si uvědomit, že kvalita a cena fotovoltaických modulů u největších výrobců se liší jen nepatrně.

Vezměte prosím na vědomí, že při objednání sady zařízení na klíč budou náklady na samotné solární panely činit pouze 30–40% z celkové částky. Doba návratnosti takových projektů je 5–10 let a závisí na úrovni spotřeby energie a možnosti prodeje přebytečné elektřiny městské síti.

Někteří řemeslníci raději sestavují solární panely vlastníma rukama. Na našich stránkách jsou články s podrobným popisem technologie výroby těchto panelů, jejich propojení a uspořádání topných solárních systémů.

Doporučujeme vám seznámit se s:

1. Jak vyrobit solární baterii vlastníma rukama: instrukce pro vlastní montáž
2. Solární topné systémy: analýza topné technologie založené na solárních systémech
3. Schéma připojení solárních panelů: k řídicí jednotce, k baterii ak servisovaným systémům

Závěry a užitečné video na toto téma

Prezentovaná videa ukazují provoz různých solárních panelů v reálných podmínkách. Pomohou také porozumět problémům při výběru souvisejících zařízení.

Pravidla pro výběr solárních panelů a souvisejícího vybavení:

Druhy solárních panelů:

Zkoušení monokrystalických a polykrystalických panelů:

Pro obyvatelstvo a malá průmyslová zařízení neexistuje skutečná alternativa ke krystalickým křemíkovým panelům. Tempo vývoje nových typů solárních panelů nám však umožňuje doufat, že brzy se energie slunce stane hlavním zdrojem elektřiny v mnoha venkovských domech.

Nabízíme všem zájemcům o otázku výběru a použití solárních panelů zanechat komentáře, klást otázky a účastnit se diskusí. Kontaktní formulář je umístěn ve spodním bloku.