Vrste solarnih panela: uporedni pregled dizajna i savjeti za odabir panela

Alternativna energija razvija se što je više moguće u Europi, pokazuju rezultati svog obećanja. Pojavljuju se nove vrste solarnih panela, povećava se njihova učinkovitost.

Ako želite osigurati rad industrijske zgrade ili stambene zgrade zbog sunčeve energije, prvo morate naučiti razlike u opremi, kako biste razumjeli koji su solarni paneli prikladni za klimatske uvjete određenog područja.

Pomoći ćemo vam da shvatimo ovo pitanje. Članak opisuje princip rada fotonaponskih pretvarača, daje pregled različitih vrsta solarnih panela s naznakom njihovih karakteristika, prednosti i nedostataka. Nakon što pročitate materijal, možete napraviti pravi izbor za uređenje učinkovitog solarnog sustava.

Princip rada solarnih panela

Velika većina solarnih panela su fizički fotonaponski pretvarači. Učinak stvaranja električne energije događa se na mjestu poluvodičkog pn spajanja.

Silicijski vafli čine osnovu troškova solarnih panela, ali kada ih koristite kao non-stop izvor električne energije, morat ćete dodatno kupiti skupe baterije

Ploča se sastoji od dvije silikonske pločice različitih svojstava. Pod utjecajem svjetlosti u jednom od njih postoji nedostatak elektrona, a u drugom - njihov višak. Svaka ploča ima bakrene provodljive trake koje se spajaju na pretvarače napona.

Industrijska solarna ploča sastoji se od mnogo laminiranih fotonaponskih ćelija međusobno povezanih i montiranih na fleksibilnu ili krutu podlogu.

Učinkovitost opreme uvelike ovisi o čistoći silicija i orijentaciji njegovih kristala. Upravo te parametre inženjeri pokušavaju poboljšati posljednjih desetljeća.Glavni problem u ovom slučaju je visoka cijena procesa koji su podloga čišćenja silicija i položaj kristala u jednom smjeru na cijeloj ploči.

Svake godine maksimalna učinkovitost različitih solarnih panela mijenja se prema gore jer se u istraživanje novih fotonaponskih materijala ulažu milijarde dolara (+)

Poluvodiči fotoelektričnih pretvarača mogu biti izrađeni ne samo od silicija, već i od drugih materijala - princip baterije ne mijenja se.

Vrste fotoelektričnih pretvarača

Industrijski solarni paneli klasificirani su po dizajnerskim značajkama i vrsti radnog fotonaponskog sloja.

Postoje ove vrste baterija prema vrsti uređaja:

• fleksibilne ploče;
• kruti moduli.

Fleksibilni tankoslojni paneli postupno zauzimaju sve veću nišu na tržištu zbog svestranosti ugradnje, jer ih možete instalirati na većinu površina s različitim arhitektonskim oblicima.

Stvarne karakteristike solarnih panela obično su niže od onih navedenih u uputama. Stoga, prije nego što ih instalirate kod kuće, preporučljivo je vidjeti sličan dovršeni projekt

Prema vrsti radnog fotonaponskog sloja, solarne ćelije su podijeljene u takve sorte:

1. Silicij: monokristalni, polikristalni, amorfni.
2. Kadurij iz telura.
3. Na temelju indijan-bakar-galij selenid.
4. Polimer.
5. Organska.
6. Na temelju galijevog arsenida.
7. Kombinirano i višeslojno.

Općem potrošaču nisu zanimljive sve vrste solarnih panela, već samo prve dvije kristalne podvrste.

Iako neke druge vrste ploča imaju visoku učinkovitost, ali zbog visokih troškova, nisu široko korištene.

Silicijumske fotonaponske ćelije su prilično osjetljive na toplinu. Osnovna temperatura za mjerenje proizvodnje energije je 25 ° C. Kada se poveća za jedan stupanj, učinkovitost ploča smanjuje se za 0,45-0,5%.

Zatim će se detaljno ispitati solarni paneli koji su od najvećeg interesa za potrošače.

Karakteristike ploča na bazi silicija

Silicij za solarne panele izrađen je od kvarcnog kremena u prahu. Najbogatija ležišta sirovina nalaze se u zapadnom Sibiru i na Srednjem Uralu, stoga su izgledi za ovo područje solarne energije gotovo neograničeni.

Čak i sada, kristalni i amorfni silicijski paneli već zauzimaju više od 80% tržišta. Stoga ih vrijedi razmotriti detaljnije.

Monokristalni silikonski paneli

Moderne monokristalne silikonske rezine (mono-Si) imaju jednoliku tamnoplavu boju po cijeloj površini. Za njihovu proizvodnju koristi se najčišći silicij. Monokristalne fotoćelije među svim silicijumskim pločicama imaju najvišu cijenu, ali također pružaju najbolju učinkovitost.

Veliki monokristalni solarni paneli s rotacijskim mehanizmima savršeno se uklapaju u pustinjske krajolike. Omogućuje uvjete za maksimalnu produktivnost.

Visoka cijena proizvodnje je zbog poteškoće orijentacije svih kristala silicija u jednom smjeru. Zbog takvih fizičkih svojstava radnog sloja, maksimalna učinkovitost osigurava se samo kada je sunčeva svjetlost okomita na površinu ploče.

Monokristalne baterije zahtijevaju dodatnu opremu koja ih automatski rotira tokom dana, tako da je ravnina ploča što je moguće okomitija na sunčeve zrake.

Slojevi silikona s jednostrano orijentiranim kristalima izrezani su iz cilindrične metalne šipke, pa gotovi fotonaponski blokovi imaju oblik kvadrata zaobljenog na uglovima.

Prednosti monokristalnih silikonskih baterija uključuju:

1. Visoka učinkovitost s vrijednošću od 17-25%.
2. gustoća - manje područje smještanja opreme po jedinici snage, u usporedbi s policama od polikristalnog silicija.
3. trajnost - osigurava se dovoljna učinkovitost proizvodnje energije do 25 godina.

Postoje samo dvije mane takve baterije:

1. Visoki troškovi i dugog povraćaja
2. Osjetljivost na onečišćenje, Prašina raspršuje svjetlost, stoga se učinkovitost solarnih panela obloženih njome naglo smanjuje.

Zbog potrebe za izravnom sunčevom svjetlošću, monokristali instalirani su solarni paneli uglavnom na otvorenim površinama ili na visinama. Što je područje bliže ekvatoru i što je više sunčanih dana u njemu, to je poželjnija ugradnja ove posebne vrste fotonaponskih ćelija.

Polikristalni solarni paneli

Polikristalni silicijski paneli (multi-Si) imaju neujednačenu plavu boju zbog svestrane orijentacije kristala. Čistoća silikona koji se koristi u njihovoj proizvodnji neznatno je manja od čistoće monokristalnih analoga.

Višesmjernost kristala omogućuje visoku učinkovitost s raspršenom svjetlošću - 12-18%. Niža je nego u jednosmjernim kristalima, ali u oblačnim uvjetima su takve ploče učinkovitije.

Heterogenost materijala također dovodi do smanjenja troškova proizvodnje silicija. Pročišćeni metal za polikristalne solarne ploče izlijeva se u kalupe bez posebnih trikova.

U proizvodnji se koriste posebne tehnike za stvaranje kristala, ali njihova orijentacija nije kontrolirana. Nakon hlađenja, silicij se reže na slojeve i obrađuje prema posebnom algoritmu.

Polikristalni paneli ne zahtijevaju stalnu orijentaciju prema suncu, stoga se krovovi kuća i industrijskih zgrada aktivno koriste za njihovo postavljanje.

Tijekom dana, uz malu oblačnost, prednosti amorfnih silicijskih solarnih panela neće biti uočljive, njihove prednosti otkrivaju se samo uz guste oblake ili u hladu (+)

Prednosti solarnih panela s višesmjernim kristalima uključuju:

1. Visoke performanse u okolnom svjetlu.
2. Mogućnost stacionarne instalacije na krovovima zgrada.
3. Niži trošak u usporedbi s monokristalnim pločama.
4. Trajanje rada - pad učinkovitosti nakon 20 godina rada iznosi samo 15-20%.

Dostupni su i nedostaci polikristalnih ploča:

1. Niska učinkovitost s vrijednošću od 12-18%.
2. Relativna glomaznost - zahtijeva više prostora za ugradnju po jedinici snage u usporedbi s monokristalnim kolegama.

Polikristalni solarni paneli dobivaju sve veći tržišni udio među ostalim silikonskim baterijama. To se osigurava širokim potencijalnim mogućnostima za smanjenje troškova njihove proizvodnje. Učinkovitost takvih ploča također se povećava godišnje, brzo se približavajući 20% za masovne proizvode.

Solarni paneli od amorfnih silicija

Mehanizam za proizvodnju amorfnih silicijskih solarnih ploča bitno se razlikuje od proizvodnje kristalnih fotonaponskih stanica. Ovdje se ne koristi čisti nemetal, već njegov hidrid, čije se vruće pare talože na podlogu.

Kao rezultat ove tehnologije ne nastaju klasični kristali, a troškovi proizvodnje se naglo smanjuju.

Istaložene amorfne silikonske fotoćelije mogu se montirati i na fleksibilnu polimernu podlogu i na krutu staklenu ploču

Trenutno postoje već tri generacije ploča izrađenih od amorfnog silicija u kojima je učinkovitost primjetno povećana. Ako su prvi fotonaponski moduli imali djelotvornost od 4-5%, sada se modeli druge generacije s učinkovitošću od 8-9% masovno prodaju na tržištu.

Amorfni paneli najnovijeg razvoja imaju učinkovitost i do 12% i već se počinju pojavljivati ​​u prodaji, ali još su prilično skupi.

Zbog značajki ove proizvodne tehnologije, moguće je stvoriti sloj silicija i na tvrdoj i na fleksibilnoj podlozi. Zbog toga se amorfni silicijski moduli aktivno koriste u fleksibilnim tankoslojnim solarnim modulima. Ali opcije s elastičnom podlogom su puno skuplje.

Fizikalno-kemijska struktura amorfnog silicija omogućava maksimalnu apsorpciju fotona slabe raspršene svjetlosti za stvaranje električne energije. Stoga su takvi paneli prikladni za upotrebu u sjevernim područjima s velikim slobodnim površinama.

Učinkovitost amorfnih baterija na bazi silicija ne smanjuje se čak ni pri visokim temperaturama, iako su po ovom parametru niže od galijskih arsenidnih ploča.

Uz istu cijenu opreme, solarni paneli od silicijum hidrida pokazuju veće performanse od svojih pojedinačnih i polikristalnih analoga (+)

Da zaključimo, možemo navesti sljedeće prednosti amorfnih solarnih panela:

1. prilagodljivost - sposobnost proizvodnje fleksibilnih i tankih ploča, montiranja baterija na bilo koji arhitektonski oblik.
2. Visoka učinkovitost u okolnom svjetlu.
3. Stabilan rad na visokim temperaturama.
4. Jednostavnost i pouzdanost dizajna, Takve se ploče praktički ne raspadaju.
5. Očuvanje performansi u teškim uvjetima - manji pad performansi kada je prašnjava površina od kristalnih analoga

Životni vijek takvih fotonaponskih stanica, počevši od druge generacije, je 20-25 godina s padom snage od 15-20%. Nedostaci amorfnih silicijskih ploča uključuju samo potrebu za većim površinama za smještaj opreme potrebne snage.

Pregled uređaja bez silikona

Neki solarni paneli izrađeni korištenjem rijetkih i skupih metala imaju učinkovitost veću od 30%. Oni su mnogostruko skuplji od svojih silikonskih kolega, ali ipak su zauzeli visokotehnološku trgovinsku nišu, zahvaljujući svojim posebnim karakteristikama.

Rijetki metalni solarni paneli

Postoji nekoliko vrsta solarnih panela izrađenih od rijetkih metala, a ne postoje svi učinkovitiji od onih monokristalnih silicijskih modula.

Međutim, mogućnost rada u ekstremnim uvjetima omogućuje proizvođačima takvih solarnih panela proizvodnju konkurentnih proizvoda i provođenje daljnjih istraživanja.

Kadmij-telurid ploče aktivno se koriste za oblaganje zgrada u ekvatorijalnim i arapskim zemljama, gdje se njihova površina zagrijava i do 70-80 stupnjeva

Glavne legure korištene za proizvodnju fotonaponskih stanica su kadmij-telurid (CdTe), indij-balijev galij selenid (CIGS) i indini bakar-selenid (CIS).

Kadmij je toksičan metal, a indij, galij i telur su prilično rijetki i skupi, pa je masovna proizvodnja solarnih panela na temelju njih čak i teoretski nemoguća.

Učinkovitost takvih ploča je na razini od 25-35%, iako u iznimnim slučajevima može doseći i do 40%. Prije su se uglavnom koristili u svemirskoj industriji, ali sada se pojavio novi obećavajući smjer.

Zbog stabilnog rada solarnih ćelija rijetkih metala na temperaturama od 130-150 ° C koriste se u solarnim termoelektranama. U ovom slučaju, sunčeve zrake iz desetaka ili stotina zrcala koncentrirane su na maloj ploči koja istovremeno stvara električnu energiju i osigurava prijenos toplinske energije u vodenom izmjenjivaču topline.

Kao rezultat zagrijavanja vode, nastaje para koja uzrokuje okretanje turbine i stvaranje električne energije. Tako se solarna energija istovremeno pretvara u električnu energiju na dva načina uz maksimalnu učinkovitost.

Polimerni i organski analozi

Fotonaponski moduli na bazi organskih i polimernih spojeva počeli su se razvijati tek u posljednjem desetljeću, ali istraživači su već postigli značajan napredak. Europska tvrtka pokazuje najveći napredak Heliatek, koji je već opremio nekoliko visokih zgrada s organskim solarnim pločama.

Debljina konstrukcije folije od vrste valjaka HeliaFilm je samo 1 mm.

U proizvodnji polimernih ploča koriste se tvari kao što su ugljeni fullereni, bakarni ftalocijanin, polifenilen i drugi. Učinkovitost takvih solarnih ćelija već doseže 14-15%, a trošak proizvodnje nekoliko je puta manji od kristalnih solarnih panela.

Pitanje razdoblja razgradnje organskog radnog sloja je akutno. Do sada nije moguće pouzdano potvrditi razinu njegove učinkovitosti nakon nekoliko godina rada.

Prednosti organskih solarnih panela su:

• mogućnost ekološkog odlaganja;
• niski troškovi proizvodnje;
• fleksibilan dizajn.

Nedostaci takvih fotoćelija uključuju relativno nisku učinkovitost i nedostatak pouzdanih informacija o razdobljima stabilnog rada ploča. Moguće je da će za 5-10 godina svi nedostaci organskih solarnih ćelija nestati i oni će postati ozbiljni konkurenti silicijskim pločicama.

Koji solarni panel odabrati?

Izbor solarnih panela za seoske kuće na zemljopisnoj širini od 45-60 ° nije težak. Ovdje vrijedi razmotriti samo dvije mogućnosti: polikristalne i monokristalne silikonske ploče.

Ako ima nedostatka prostora, bolje je dati prednost učinkovitijim modelima s jednostranom orijentacijom kristala, s neograničenim površinom preporučuje se kupnja polikristalnih baterija.

Ne biste se trebali pouzdati u prognoze analitičkih tvrtki za razvoj tržišta solarnih panela, jer njihovi najbolji uzorci možda još nisu pronađeni

Odabir određenog proizvođača, potreban kapacitet i dodatna oprema bolji su uz sudjelovanje rukovoditelja tvrtki koje se bave prodajom i ugradnjom takve opreme. Treba biti svjestan da se kvaliteta i cijena fotonaponskih modula kod najvećih proizvođača malo razlikuju.

Imajte na umu da će prilikom naručivanja kompleta opreme "ključ u ruke" troškovi samih solarnih panela biti samo 30-40% ukupne vrijednosti. Rok otplate takvih projekata je 5-10 godina, a ovise o razini potrošnje energije i mogućnosti prodaje viška električne energije na gradskoj mreži.

Neki obrtnici radije sastavljaju solarne ploče vlastitim rukama. Na našoj web stranici nalaze se članci s detaljnim opisom tehnologije izrade takvih ploča, njihovog povezivanja i rasporeda solarnih sustava grijanja.

Savjetujemo vam da se upoznate sa:

1. Kako napraviti solarnu bateriju vlastitim rukama: upute za samostalno sastavljanje
2. Solarni sustavi grijanja: analiza tehnologije grijanja koja se temelji na solarnim sustavima
3. Dijagram povezivanja za solarne panele: na regulator, bateriju i servisirane sustave

Zaključci i korisni video na temu

Predstavljeni videozapisi prikazuju rad različitih solarnih panela u stvarnim uvjetima. Oni će također pomoći u razumijevanju problema s odabirom odgovarajuće opreme.

Pravila izbora solarnih panela i srodne opreme:

Vrste solarnih panela:

Ispitivanje monokristalnih i polikristalnih ploča:

Za stanovništvo i male industrijske pogone ne postoji stvarna alternativa kristalnim silikonskim pločama. No, tempo razvoja novih vrsta solarnih panela omogućava nam da se nadamo da će sunčeva energija uskoro postati glavni izvor električne energije u mnogim seoskim kućama.

Svima koji su zainteresirani za pitanje izbora i korištenja solarnih panela nudimo komentare, postavljanja pitanja i sudjelovanje u raspravama. Kontaktni obrazac nalazi se u donjem bloku.