Soorten zonnepanelen: een vergelijkend overzicht van ontwerpen en tips voor het kiezen van panelen

Alternatieve energie ontwikkelt zich zoveel mogelijk in Europa en laat de resultaten van haar belofte zien. Er verschijnen nieuwe soorten zonnepanelen, hun efficiëntie neemt toe.

Als u de werking van een industrieel gebouw of woongebouw wilt garanderen vanwege de energie van de zon, moet u eerst meer te weten komen over de verschillen in apparatuur en begrijpen welke zonnepanelen geschikt zijn voor de klimatologische omstandigheden in een bepaalde regio.

We zullen u helpen dit probleem te begrijpen. Het artikel beschrijft het werkingsprincipe van fotovoltaïsche omvormers, geeft een overzicht van verschillende soorten zonnepanelen met een indicatie van hun kenmerken, voor- en nadelen. Na het lezen van het materiaal kunt u de juiste keuze maken voor het inrichten van een effectief zonnestelsel.

Het principe van de werking van zonnepanelen

De overgrote meerderheid van zonnepanelen zijn fysiek fotovoltaïsche omvormers. Het effect van elektriciteitsopwekking vindt plaats op de plaats van de halfgeleider-pn-overgang.

Het zijn siliciumwafels die de basis vormen voor de kosten van zonnepanelen, maar als je de klok rond elektriciteit gebruikt, zul je bovendien dure batterijen moeten kopen

Het paneel bestaat uit twee siliciumwafels met verschillende eigenschappen. Onder invloed van licht is er in een van hen een gebrek aan elektronen en in de andere - hun overmaat. Elke plaat heeft koperen geleidende strips die worden aangesloten op spanningsomvormers.

Een industrieel zonnepaneel bestaat uit veel gelamineerde fotovoltaïsche cellen die met elkaar zijn verbonden en op een flexibel of stijf substraat zijn gemonteerd.

De efficiëntie van apparatuur hangt grotendeels af van de zuiverheid van silicium en de oriëntatie van de kristallen. Het zijn deze parameters die ingenieurs de afgelopen decennia hebben geprobeerd te verbeteren.Het grootste probleem in dit geval zijn de hoge kosten van de processen die ten grondslag liggen aan de zuivering van silicium en de locatie van kristallen in één richting op het hele paneel.

Elk jaar veranderen de maximale rendementen van verschillende zonnepanelen naar boven, omdat miljarden dollars worden geïnvesteerd in het onderzoeken van nieuwe fotovoltaïsche materialen (+)

Halfgeleiders van foto-elektrische converters kunnen niet alleen van silicium zijn gemaakt, maar ook van andere materialen - batterij principe het verandert niet.

Soorten foto-elektrische converters

Industriële zonnepanelen worden geclassificeerd op basis van hun ontwerpkenmerken en het type werkende fotovoltaïsche laag.

Er zijn deze soorten batterijen per type apparaat:

• flexibele panelen;
• stijve modules.

Flexibele dunnefilmpanelen bezetten geleidelijk een steeds grotere niche op de markt vanwege hun veelzijdigheid op het gebied van montage, omdat u ze op de meeste oppervlakken met verschillende architecturale vormen kunt installeren.

De feitelijke eigenschappen van zonnepanelen zijn doorgaans lager dan aangegeven in de instructies. Daarom is het raadzaam om, voordat u ze thuis installeert, zelf een soortgelijk voltooid project te zien

Volgens het type van de werkende fotovoltaïsche laag zijn zonnecellen onderverdeeld in dergelijke variëteiten:

1. Silicium: monokristallijn, polykristallijn, amorf.
2. Telluur cadmium.
3. Op basis van indium-koper-galliumselenide.
4. Polymeer.
5. Organisch
6. Op basis van galliumarsenide.
7. Gecombineerd en meerlagig.

Van belang voor de algemene consument zijn niet alle soorten zonnepanelen, maar alleen de eerste twee kristallijne ondersoorten.

Hoewel sommige andere soorten panelen een hoog rendement hebben, worden ze vanwege de hoge kosten niet veel gebruikt.

Fotovoltaïsche cellen van silicium zijn behoorlijk gevoelig voor warmte. De basistemperatuur voor het meten van energieopwekking is 25 ° C. Als het met één graad wordt verhoogd, neemt het rendement van de panelen af ​​met 0,45-0,5%.

Vervolgens worden zonnepanelen onderzocht die voor de consument van het grootste belang zijn.

Kenmerken van op silicium gebaseerde panelen

Silicium voor zonnepanelen is gemaakt van kwartspoeder - gemalen kwartskristallen. De rijkste afzettingen van grondstoffen bevinden zich in West-Siberië en de Midden-Oeral, daarom zijn de vooruitzichten voor dit gebied van zonne-energie bijna onbeperkt.

Zelfs nu bezetten kristallijne en amorfe siliciumpanelen al meer dan 80% van de markt. Daarom is het de moeite waard om ze nader te bekijken.

Monokristallijne siliciumpanelen

Moderne monokristallijne siliciumwafels (mono-Si) hebben een uniforme donkerblauwe kleur over het gehele oppervlak. Voor hun productie wordt het meest pure silicium gebruikt. Monokristallijne fotocellen onder alle siliciumwafels hebben de hoogste prijs, maar bieden ook de beste efficiëntie.

Grote monokristallijne zonnepanelen met draaimechanismen passen perfect in woestijnlandschappen. Het biedt de voorwaarden voor maximale productiviteit.

De hoge productiekosten zijn te wijten aan de moeilijkheid om alle siliciumkristallen in één richting te oriënteren. Door dergelijke fysische eigenschappen van de werklaag wordt een maximale efficiëntie alleen gegarandeerd wanneer het zonlicht loodrecht op het oppervlak van de plaat staat.

Monokristallijne batterijen hebben extra apparatuur nodig die ze overdag automatisch roteert, zodat het vlak van de panelen zo loodrecht mogelijk op de zonnestralen staat.

Siliciumlagen met eenzijdig georiënteerde kristallen worden uit een cilindrische metalen staaf gesneden, zodat de voltooide fotovoltaïsche blokken de vorm hebben van een vierkant dat in de hoeken is afgerond.

De voordelen van enkelkristal-siliciumbatterijen zijn:

1. Hoge efficiëntie met een waarde van 17-25%.
2. Compactheid - een kleinere plaats van de apparatuur per stroomeenheid, in vergelijking met polykristallijne siliciumpanelen.
3. Levensduur - er wordt gezorgd voor voldoende energieopwekkingsefficiëntie tot 25 jaar.

Er zijn slechts twee nadelen aan dergelijke batterijen:

1. Hoge kosten en lange terugverdientijd.
2. Gevoeligheid voor vervuiling. Stof verspreidt licht, daarom neemt het rendement van de hiermee beklede zonnepanelen sterk af.

Vanwege de behoefte aan direct zonlicht, enkele kristallen zonnepanelen zijn geïnstalleerd voornamelijk in open ruimtes of op hoogte. Hoe dichter het gebied bij de evenaar ligt en hoe meer zonnige dagen het heeft, hoe beter de installatie van dit specifieke type fotovoltaïsche cellen.

Polykristallijne zonnepanelen

Polykristallijne siliciumpanelen (multi-Si) hebben een ongelijkmatige blauwe kleur door de veelzijdige oriëntatie van de kristallen. De zuiverheid van silicium dat wordt gebruikt bij hun productie is iets lager dan die van enkelkristalanalogen.

De multidirectionaliteit van de kristallen zorgt voor een hoge efficiëntie met verstrooid licht - 12-18%. Het is lager dan bij unidirectionele kristallen, maar onder bewolkte omstandigheden zijn dergelijke panelen effectiever.

De heterogeniteit van het materiaal leidt ook tot een verlaging van de kosten van siliciumproductie. Het gezuiverde metaal voor polykristallijne zonnepanelen wordt zonder speciale trucs in vormen gegoten.

Bij de productie worden speciale technieken gebruikt om kristallen te vormen, maar hun oriëntatie is niet gecontroleerd. Na afkoeling wordt silicium in lagen gesneden en verwerkt volgens een speciaal algoritme.

Polykristallijne panelen vereisen geen constante oriëntatie naar de zon, daarom worden daken van huizen en industriële gebouwen actief gebruikt voor hun plaatsing.

Overdag, met licht bewolkt, zullen de voordelen van zonnepanelen van amorf silicium niet merkbaar zijn, hun voordelen worden alleen onthuld met dichte wolken of in de schaduw (+)

De voordelen van zonnepanelen met multidirectionele kristallen zijn onder meer:

1. Hoge prestaties bij omgevingslicht.
2. Mogelijkheid van stationaire installatie op de daken van gebouwen.
3. Lagere kosten in vergelijking met monokristallijne panelen.
4. Bedrijfsduur - de daling van de efficiëntie na 20 jaar gebruik is slechts 15-20%.

Nadelen van polykristallijne panelen zijn ook beschikbaar:

1. Laag rendement met een waarde van 12-18%.
2. Relatieve omvang - vereist meer ruimte voor installatie per eenheid van vermogen in vergelijking met monokristallijne tegenhangers.

Polykristallijne zonnepanelen winnen een groeiend marktaandeel onder andere siliciumbatterijen. Dit wordt verzekerd door ruime mogelijkheden om de productiekosten te verlagen. De efficiëntie van dergelijke panelen neemt ook jaarlijks toe en nadert snel 20% voor massaproducten.

Amorfe silicium zonnepanelen

Het mechanisme voor de productie van zonnepanelen van amorf silicium verschilt fundamenteel van de fabricage van kristallijne fotovoltaïsche cellen. Hier wordt niet puur niet-metaal gebruikt, maar het hydride, waarvan de hete dampen op het substraat worden afgezet.

Door deze technologie ontstaan ​​er geen klassieke kristallen en worden de productiekosten fors verlaagd.

Neergeslagen fotocellen van amorf silicium kunnen zowel op een flexibel polymeersubstraat als op een harde glasplaat worden gemonteerd

Op dit moment zijn er al drie generaties panelen gemaakt van amorf silicium, waarbij de efficiëntie merkbaar wordt verhoogd. Als de eerste fotovoltaïsche modules een efficiëntie van 4-5% hadden, worden nu de tweede generatie modellen met een efficiëntie van 8-9% massaal op de markt verkocht.

Amorfe panelen van de nieuwste ontwikkeling hebben een efficiëntie tot 12% en beginnen al in de uitverkoop te verschijnen, maar ze zijn nog steeds vrij duur.

Door de eigenschappen van deze productietechnologie is het mogelijk om een ​​siliciumlaag te creëren op zowel een stijf als flexibel substraat. Hierdoor worden amorfe siliciummodules actief gebruikt in flexibele dunnefilm zonnepanelen. Maar opties met elastische achterkant zijn veel duurder.

De fysisch-chemische structuur van amorf silicium zorgt voor maximale absorptie van fotonen van zwak verstrooid licht om elektriciteit op te wekken. Daarom zijn dergelijke panelen handig voor gebruik in noordelijke gebieden met grote vrije gebieden.

De efficiëntie van batterijen op amorf siliciumbasis neemt niet af, zelfs niet bij hoge temperaturen, hoewel ze in deze parameter slechter zijn dan galliumarsenidepanelen.

Tegen dezelfde kosten van apparatuur vertonen zonnepanelen van siliciumhydride betere prestaties dan hun enkelvoudige en polykristallijne analogen (+)

Samenvattend kunnen we de volgende voordelen van amorfe zonnepanelen aangeven:

1. Veelzijdigheid - de mogelijkheid om flexibele en dunne panelen te vervaardigen, batterijen te monteren op elke architectonische vorm.
2. Hoge efficiëntie bij omgevingslicht.
3. Stabiel werk bij hoge temperaturen.
4. Eenvoud en betrouwbaarheid van het ontwerp. Dergelijke panelen breken praktisch niet.
5. Behoud van prestaties onder moeilijke omstandigheden - minder prestatieverlies bij stoffig oppervlak dan kristallijne analogen

De levensduur van dergelijke fotovoltaïsche cellen, beginnend vanaf de tweede generatie, is 20-25 jaar met een stroomverlies van 15-20%. De nadelen van amorfe siliciumpanelen omvatten alleen de behoefte aan grotere gebieden om apparatuur met het vereiste vermogen op te nemen.

Overzicht van siliconenvrije apparaten

Sommige zonnepanelen gemaakt van zeldzame en dure metalen hebben een efficiëntie van meer dan 30%. Ze zijn vele malen duurder dan hun silicium-tegenhangers, maar toch hebben ze dankzij hun speciale kenmerken een hightech handelsniche ingenomen.

Zeldzame metalen zonnepanelen

Er zijn verschillende soorten zonnepanelen gemaakt van zeldzame metalen, en ze hebben niet allemaal een hoger rendement dan die van monokristallijne siliciummodules.

Door de mogelijkheid om onder extreme omstandigheden te werken, kunnen fabrikanten van dergelijke zonnepanelen concurrerende producten produceren en verder onderzoek doen.

Cadmium telluride-panelen worden actief gebruikt voor het bekleden van gebouwen in equatoriale en Arabische landen, waar hun oppervlak 's middags tot 70-80 graden wordt verwarmd

De belangrijkste legeringen die worden gebruikt voor de productie van fotovoltaïsche cellen zijn cadmiumtelluride (CdTe), indium-kopergaliumselenide (CIGS) en indium-koperselenide (CIS).

Cadmium is een giftig metaal en indium, gallium en tellurium zijn vrij zeldzaam en duur, dus de massaproductie van daarop gebaseerde zonnepanelen is theoretisch zelfs onmogelijk.

Het rendement van dergelijke panelen ligt op het niveau van 25-35%, hoewel het in uitzonderlijke gevallen kan oplopen tot 40%. Voorheen werden ze vooral gebruikt in de ruimtevaartindustrie, maar nu is er een nieuwe kansrijke richting ontstaan.

Vanwege de stabiele werking van zeldzame metalen zonnecellen bij temperaturen van 130-150 ° C, worden ze gebruikt in thermische zonne-energiecentrales. In dit geval worden de zonnestralen van tientallen of honderden spiegels geconcentreerd op een klein paneel, dat tegelijkertijd elektriciteit opwekt en zorgt voor de overdracht van thermische energie naar de waterwarmtewisselaar.

Als gevolg van het verwarmen van het water vormt zich stoom, waardoor de turbine gaat draaien en elektriciteit opwekt. Zo wordt zonne-energie op twee manieren tegelijkertijd met maximale efficiëntie omgezet in elektrische energie.

Polymeer en organische analogen

Fotovoltaïsche modules op basis van organische en polymeerverbindingen werden pas in het afgelopen decennium ontwikkeld, maar onderzoekers hebben al aanzienlijke vooruitgang geboekt. Europees bedrijf laat de meeste vooruitgang zien Heliatek, die al meerdere hoogbouw heeft voorzien van organische zonnepanelen.

De dikte van de filmconstructie van het roltype Heliafilm is slechts 1 mm.

Bij de vervaardiging van polymeerpanelen worden stoffen zoals koolstofferenerenen, koperftalocyanine, polyfenyleen en andere gebruikt. Het rendement van dergelijke zonnecellen bereikt al 14-15% en de productiekosten zijn vele malen lager dan die van kristallijne zonnepanelen.

De kwestie van de afbraakperiode van de organische werklaag is acuut. Tot dusver is het niet mogelijk om het niveau van de efficiëntie ervan betrouwbaar te bevestigen na enkele jaren gebruik.

De voordelen van biologische zonnepanelen zijn:

• de mogelijkheid van milieuvriendelijke verwijdering;
• lage productiekosten;
• flexibel ontwerp.

De nadelen van dergelijke fotocellen zijn onder meer het relatief lage rendement en het gebrek aan betrouwbare informatie over de periodes van stabiele werking van de panelen. Mogelijk verdwijnen in 5-10 jaar alle nadelen van organische zonnecellen en worden ze serieuze concurrenten voor siliciumwafels.

Welk zonnepaneel om te kiezen?

De keuze van zonnepanelen voor landhuizen op een breedtegraad van 45-60 ° is niet moeilijk. Hier is het de moeite waard om slechts twee opties te overwegen: polykristallijne en monokristallijne siliciumpanelen.

Als er een tekort aan ruimte is, is het beter om de voorkeur te geven aan efficiëntere modellen met eenzijdige oriëntatie van kristallen, met een onbeperkt gebied wordt het aanbevolen om polykristallijne batterijen te kopen.

Voor de ontwikkeling van de markt voor zonnepanelen moet u niet vertrouwen op de prognoses van analytische bedrijven, omdat hun beste monsters mogelijk nog niet zijn uitgevonden

Het kiezen van een specifieke fabrikant, de vereiste capaciteit en aanvullende apparatuur is beter met de deelname van managers van bedrijven die betrokken zijn bij de verkoop en installatie van dergelijke apparatuur. Houd er rekening mee dat de kwaliteit en prijs van fotovoltaïsche modules bij de grootste fabrikanten weinig verschillen.

Houd er rekening mee dat bij het bestellen van een kant-en-klare uitrusting de kosten van de zonnepanelen zelf slechts 30-40% van het totaal zullen bedragen. De terugverdientermijnen van dergelijke projecten zijn 5-10 jaar en zijn afhankelijk van het niveau van energieverbruik en de mogelijkheid om overtollige elektriciteit aan het stadsnet te verkopen.

Sommige ambachtslieden geven er de voorkeur aan om zonnepanelen met hun eigen handen te monteren. Op onze site staan ​​artikelen met een gedetailleerde beschrijving van de fabricagetechnologie van dergelijke panelen, hun aansluiting en opstelling van verwarmende zonnesystemen.

We raden u aan om vertrouwd te raken met:

1. Hoe maak je een zonnebatterij met je eigen handen: instructie voor zelfmontage
2. Zonne-verwarmingssystemen: analyse van verwarmingstechnologie op basis van zonnesystemen
3. Aansluitschema voor zonnepanelen: naar de controller, naar de accu en naar de onderhouden systemen

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

De gepresenteerde video's tonen de werking van verschillende zonnepanelen onder reële omstandigheden. Ze zullen ook helpen bij het begrijpen van de problemen bij het kiezen van gerelateerde apparatuur.

Regels voor het kiezen van zonnepanelen en aanverwante apparatuur:

Soorten zonnepanelen:

Testen van monokristallijne en polykristallijne panelen:

Voor de bevolking en kleine industriële installaties is er geen echt alternatief voor kristallijne siliciumpanelen. Maar het tempo van de ontwikkeling van nieuwe soorten zonnepanelen stelt ons in staat te hopen dat binnenkort de energie van de zon in veel landhuizen de belangrijkste elektriciteitsbron zal worden.

We bieden iedereen die geïnteresseerd is in het kiezen en gebruiken van zonnepanelen om opmerkingen achter te laten, vragen te stellen en deel te nemen aan discussies. Het contactformulier bevindt zich in het onderste blok.