Typer solcellepaneler: en sammenlignende oversikt over design og tips for valg av paneler

Alternativ energi utvikler seg så mye som mulig i Europa, og viser resultatene av løftet. Nye typer solcellepaneler dukker opp, og effektiviteten deres øker.

Hvis du vil sikre driften av et industribygning eller et boligbygg på grunn av solens energi, må du først lære om forskjellene i utstyr, forstå hvilke solcellepaneler som er egnet for klimaforholdene i en bestemt region.

Vi vil hjelpe deg med å forstå dette problemet. Artikkelen beskriver prinsippet om drift av solcelleomformere, gir en oversikt over forskjellige typer solcellepaneler med en indikasjon på deres egenskaper, fordeler og ulemper. Etter å ha lest materialet, kan du ta det riktige valget for å arrangere et effektivt solsystem.

Prinsippet for drift av solcellepaneler

De aller fleste solcellepaneler er fysisk fotovoltaiske omformere. Den elektrisitetsproducerende effekten oppstår på stedet for halvleder-pn-krysset.

Det er silisiumskiver som danner grunnlaget for kostnadene for solcellepaneler, men når de brukes som en døgnåpen strømkilde, må du i tillegg kjøpe dyre batterier

Panelet består av to silisiumskiver med forskjellige egenskaper. Under påvirkning av lys i en av dem er det mangel på elektroner, og i den andre - deres overskudd. Hver plate har ledende kobberstrimler som kobles til spenningsomformere.

Et industrielt solcellepanel består av mange laminerte fotovoltaiske celler bundet til hverandre og montert på et fleksibelt eller stivt underlag.

Effektiviteten til utstyr avhenger i stor grad av renheten av silisium og orienteringen av dets krystaller. Det er disse parameterne ingeniører har prøvd å forbedre de siste tiårene.Hovedproblemet i dette tilfellet er de høye kostnadene for prosessene som ligger til grunn for rensing av silisium og plasseringen av krystaller i en retning på hele panelet.

Hvert år endres den maksimale effektiviteten til forskjellige solcellepaneler oppover, fordi det investeres milliarder av dollar i å forske på nye solcellematerialer (+)

Halvledere av fotoelektriske omformere kan være laget ikke bare av silisium, men også av andre materialer - batteriprinsipp det endrer seg ikke.

Typer fotoelektriske omformere

Industrielle solcellepaneler er klassifisert etter sine designfunksjoner og typen fungerende fotovoltaisk lag.

Det er denne typen batterier etter type enhet:

• fleksible paneler;
• stive moduler.

Fleksible tynnfilmpaneler opptar gradvis en stadig større nisje i markedet på grunn av deres monteringssidighet, fordi du kan installere dem på de fleste overflater med en rekke arkitektoniske former.

De faktiske egenskapene til solcellepaneler er vanligvis lavere enn de som er angitt i instruksjonene. Derfor, før du installerer dem hjemme, er det lurt å se et lignende gjennomført prosjekt selv

I henhold til typen av det fungerende fotovoltaiske laget, er solceller delt inn i slike varianter:

1. Silisium: monokrystallinsk, polykrystallinsk, amorf.
2. Tellurium kadmium.
3. Basert på indium-kobber-gallium-selenid.
4. Polymer.
5. Organisk.
6. Basert på galliumarsenid.
7. Kombinert og flerlags.

Av interesse for den generelle forbrukeren er ikke alle typer solcellepaneler, men bare de to første krystallinske underartene.

Selv om noen andre typer paneler har høy effektivitet, men på grunn av de høye kostnadene, er de ikke mye brukt.

Fotovoltaiske celler av silisium er ganske følsomme for varme. Basetemperaturen for måling av kraftproduksjon er 25 ° C. Når det økes med en grad, reduseres effektiviteten til panelene med 0,45-0,5%.

Deretter blir solcellepaneler som er av størst forbrukerinteresse, undersøkt i detalj.

Kjennetegn på silisiumbaserte paneler

Silisium for solcellepaneler er laget av kvartspulver - knuste kvartskrystaller. De rikeste forekomstene av råvarer er i Vest-Sibir og Midt-Ural, derfor er utsiktene for dette området med solenergi nesten ubegrensede.

Selv nå har krystallinske og amorfe silisiumpaneler allerede mer enn 80% av markedet. Derfor er det verdt å vurdere dem mer detaljert.

Monokrystallinske silisiumpaneler

Moderne en-krystall silisiumskiver (mono-Si) har en jevn mørk blå farge over hele overflaten. For deres produksjon brukes det mest rene silisiumet. Monokrystallinske fotoceller blant alle silisiumskiver har den høyeste prisen, men gir også den beste effektiviteten.

Store monokrystallinske solcellepaneler med rotasjonsmekanismer passer perfekt i ørkenlandskap. Det gir betingelsene for maksimal produktivitet.

De høye produksjonskostnadene skyldes vanskeligheten med å orientere alle silisiumkrystaller i en retning. På grunn av slike fysiske egenskaper ved arbeidslaget, sikres maksimal effektivitet bare når sollyset er vinkelrett på overflaten av platen.

Monokrystallinske batterier krever tilleggsutstyr som automatisk roterer dem i løpet av dagen, slik at panelet er så vinkelrett på solstrålene som mulig.

Silisiumsjikt med ensidig orienterte krystaller er kuttet fra en sylindrisk metallstang, slik at de ferdige fotovoltaiske blokker har form som et firkant avrundet i hjørnene.

Fordelene med en-krystall silisiumbatterier inkluderer:

1. Høy effektivitet med en verdi på 17-25%.
2. tetthet - et mindre område med utstyrsplassering per kraftenhet, sammenlignet med polykrystallinske silisiumpaneler.
3. holdbarhet - tilstrekkelig kraftproduksjonseffektivitet er gitt opp til 25 år.

Det er bare to ulemper ved slike batterier:

1. Høye kostnader og lang tilbakebetaling.
2. Følsomhet for forurensning. Støv sprer lys, og derfor reduserer effektiviteten til solcellepanelene som er belagt med det kraftig.

På grunn av behovet for direkte sollys, enkle krystaller solcellepaneler er installert hovedsakelig i åpne områder eller i høyder. Jo nærmere området er ekvator, og jo mer solfylte dager er i det, desto mer foretrukket er installasjonen av denne spesielle typen solcelleceller.

Polykrystallinske solcellepaneler

Polykrystallinske silisiumpaneler (multi-Si) har en ujevn blåfarge på grunn av den allsidige orienteringen av krystallene. Renheten av silisium som brukes i deres produksjon er litt lavere enn for en-krystallanaloger.

Krystallenes multidireksjonalitet gir høy effektivitet med spredt lys - 12-18%. Det er lavere enn i ensrettede krystaller, men under overskyede forhold er slike paneler mer effektive.

Materialets heterogenitet fører også til en reduksjon i kostnadene for silisiumproduksjon. Det rensede metallet for polykrystallinske solcellepaneler helles i muggsopp uten spesielle triks.

I produksjonen brukes spesielle teknikker for å danne krystaller, men orienteringen deres er ikke kontrollert. Etter avkjøling kuttes silisium i lag og behandles i henhold til en spesiell algoritme.

Polykrystallinske paneler krever ikke konstant orientering mot solen, derfor blir tak på hus og industribygninger aktivt brukt til plassering.

I løpet av dagen, med lett overskyet, vil ikke fordelene ved amorfe silisiumsolpaneler merkes, fordelene deres blir avslørt bare med tette skyer eller i skyggen (+)

Fordelene med solcellepaneler med multidireksjonelle krystaller inkluderer:

1. Høy ytelse i omgivelseslys.
2. Mulighet for stasjonær installasjon på takene til bygninger.
3. Lavere kostnader i sammenligning med monokrystallinske paneler.
4. Driftens varighet - reduksjonen i effektivitet etter 20 års drift er bare 15-20%.

Ulemper med polykrystallinske paneler er også tilgjengelige:

1. Lav effektivitet med en verdi på 12-18%.
2. Relativ bulkiness - krever mer plass for installasjon per kraftenhet sammenlignet med enkrystalls kolleger.

Polykrystallinske solcellepaneler får en økende markedsandel blant andre silisiumbatterier. Dette sikres av store potensielle muligheter for å redusere kostnadene for deres produksjon. Effektiviteten til slike paneler øker også årlig, og nærmer seg raskt 20% for masseprodukter.

Amorfe silisiumpaneler

Mekanismen for produksjon av amorfe silisiumsolpaneler er grunnleggende forskjellig fra produksjonen av krystallinske fotovoltaiske celler. Her brukes ikke rent ikke-metall, men dets hydrid, hvis varme damper er avsatt på underlaget.

Som et resultat av denne teknologien dannes ikke klassiske krystaller, og produksjonskostnadene reduseres kraftig.

Utfelte amorfe silisiumfotoceller kan monteres både på et fleksibelt polymersubstrat og på et stivt glassark

For øyeblikket er det allerede tre generasjoner paneler laget av amorft silisium, der hver effektivitet merkbart økes. Hvis de første solcellemodulene hadde en virkningsgrad på 4-5%, blir nå andre generasjonsmodeller med en effektivitet på 8-9% solgt på markedet.

Amorfe paneler med den siste utviklingen har en virkningsgrad på opptil 12% og begynner allerede å vises på salg, men de er fremdeles ganske dyre.

På grunn av funksjonene i denne produksjonsteknologien er det mulig å lage et silisiumlag på både et stivt og fleksibelt underlag. På grunn av dette brukes amorfe silisiummoduler aktivt i fleksible tynnfilms solmoduler. Men alternativer med elastisk støtte er mye dyrere.

Den fysisk-kjemiske strukturen til amorf silisium tillater maksimal absorpsjon av fotoner med svakt spredt lys for å generere strøm. Derfor er slike paneler praktiske å bruke i nordlige områder med store frie områder.

Effektiviteten til amorfe silisiumbaserte batterier synker ikke selv ved høye temperaturer, selv om de er underordnede i denne parameteren for galliumarsenidpaneler.

Til samme utstyrskostnad viser silikonhydrid solcellepaneler større ytelse enn deres enkle og polykrystallinske analoger (+)

For å oppsummere, kan vi indikere følgende fordeler med amorfe solcellepaneler:

1. allsidighet - muligheten til å produsere fleksible og tynne paneler, montere batterier i enhver arkitektonisk form.
2. Høy effektivitet i omgivelseslys.
3. Stabilt arbeid ved høye temperaturer.
4. Enkelhet og pålitelighet av designet. Slike paneler knekker praktisk talt ikke.
5. Bevaring av ytelse under vanskelige forhold - mindre ytelsesfall ved støvete overflater enn krystallinske analoger

Levetiden til slike fotovoltaiske celler, fra andre generasjon, er 20-25 år med et effektfall på 15-20%. Ulempene med amorfe silisiumpaneler inkluderer bare behovet for større områder for å imøtekomme utstyr med den nødvendige kraften.

Oversikt over silikonfrie enheter

Noen solcellepaneler laget av sjeldne og dyre metaller har en effektivitet på mer enn 30%. De er mange ganger dyrere enn sine silisium-kolleger, men de har likevel okkupert en høyteknologisk handelsnisje, takket være deres spesielle egenskaper.

Sjeldne solcellepaneler

Det er flere typer solcellepaneler laget av sjeldne metaller, og ikke alle har en effektivitet høyere enn for en-krystall silisiummoduler.

Evnen til å arbeide under ekstreme forhold gjør det imidlertid mulig for produsenter av slike solcellepaneler å produsere konkurrerende produkter og drive videre forskning.

Kadmium telluridpaneler brukes aktivt til kledning av bygninger i ekvatorial- og arabiske land, der overflaten deres varmes opp til 70-80 grader på ettermiddagen.

De viktigste legeringene som brukes til fremstilling av fotovoltaiske celler er kadmium tellurid (CdTe), indiumkobbergalliumselenid (CIGS) og indiumkobberselenid (CIS).

Kadmium er et giftig metall, og indium, gallium og tellurium er ganske sjeldne og dyre, så masseproduksjonen av solcellepaneler basert på dem er til og med teoretisk umulig.

Effektiviteten til slike paneler er på nivået 25-35%, selv om de unntaksvis kan komme opp til 40%. Tidligere ble de hovedsakelig brukt i romfartsindustrien, men nå har en ny lovende retning dukket opp.

På grunn av stabil drift av sjeldne metallcelleceller ved temperaturer på 130-150 ° C, brukes de i solvarmekraftverk. I dette tilfellet konsentreres solstrålene fra titalls eller hundrevis av speil på et lite panel, som samtidig genererer strøm og sikrer overføring av termisk energi til vannvarmeveksleren.

Som et resultat av å varme opp vannet, dannes det damp, som får turbinen til å rotere og generere strøm. Dermed blir solenergi konvertert til elektrisk energi samtidig på to måter med maksimal effektivitet.

Polymer og organiske analoger

Fotovoltaiske moduler basert på organiske og polymerforbindelser begynte å bli utviklet først det siste tiåret, men forskere har allerede gjort betydelig fremgang. Europeisk selskap viser mest fremgang Heliatek, som allerede har utstyrt flere høyhus med organiske solcellepaneler.

Tykkelsen på filmkonstruksjonen av valsetype HeliaFilm er bare 1 mm.

I fremstillingen av polymerpaneler brukes stoffer som karbon-fullerener, kobberftalocyanin, polyfenylen og andre. Effektiviteten til slike solceller når allerede 14-15%, og produksjonskostnadene er flere ganger mindre enn krystallinske solcellepaneler.

Spørsmålet om perioden med nedbrytning av det organiske arbeidslaget er akutt. Så langt er det ikke mulig å pålitelig bekrefte effektiviteten etter flere års drift.

Fordelene med organiske solcellepaneler er:

• muligheten for miljøvennlig avhending;
• lave produksjonskostnader;
• fleksibel design.

Ulempene med slike fotoceller inkluderer den relativt lave effektiviteten og mangelen på pålitelig informasjon om periodene med stabil drift av panelene. Det er mulig at om 5-10 år vil alle ulempene ved organiske solceller forsvinne, og de vil bli seriøse konkurrenter for silisiumskiver.

Hvilket solcellepanel skal du velge?

Valget av solcellepaneler for landhus i en breddegrad på 45-60 ° er ikke vanskelig. Her er det verdt å vurdere bare to alternativer: polykrystallinske og enkrystallede silisiumpaneler.

Hvis det er mangel på plass, er det bedre å foretrekke mer effektive modeller med ensidig krystallorientering, med et ubegrenset område anbefales det å kjøpe polykrystallinske batterier.

Du bør ikke stole på prognosene fra analytiske selskaper for utviklingen av solcellepanelmarkedet, fordi deres beste prøver kanskje ikke er oppfunnet ennå

Å velge en spesifikk produsent, den nødvendige kapasiteten og tilleggsutstyr er bedre med deltagelse av ledere av selskaper som er involvert i salg og installasjon av slikt utstyr. Du bør være klar over at kvaliteten og prisen på solcellemoduler hos de største produsentene er lite forskjellig.

Vær oppmerksom på at når du bestiller et nøkkelferdig utstyr, vil kostnadene for selve solcellepanelene bare være 30-40% av totalen. Tilbakebetalingstidene for slike prosjekter er 5-10 år, og avhenger av energiforbruksnivået og muligheten for å selge overskuddsstrøm til bynettet.

Noen håndverkere foretrekker å sette sammen solcellepaneler med egne hender. På nettstedet vårt er det artikler med en detaljert beskrivelse av produksjonsteknologien til slike paneler, deres tilkobling og arrangement av solvarmesystemer.

Vi anbefaler deg å gjøre deg kjent med:

1. Hvordan lage et solbatteri med egne hender: instruksjon for selvmontering
2. Solvarmeanlegg: analyse av varmeteknologi basert på solsystemer
3. Tilkoblingsskjema for solcellepaneler: til kontrolleren, til batteriet og til de betjente systemene

Konklusjoner og nyttig video om emnet

De presenterte videoene viser driften av forskjellige solcellepaneler under reelle forhold. De vil også hjelpe deg med å forstå problemene med valg av relatert utstyr.

Regler for valg av solcellepaneler og relatert utstyr:

Typer solcellepaneler:

Testing av enkrystallige og polykrystallinske paneler:

For befolkningen og små industrianlegg er det ikke noe reelt alternativ til krystallinske silisiumpaneler. Men tempoet i utviklingen av nye typer solcellepaneler lar oss håpe at solens energi snart vil bli den viktigste strømkilden i mange landhus.

Vi tilbyr alle som er interessert i spørsmålet om å velge og bruke solcellepaneler for å legge igjen kommentarer, stille spørsmål og delta i diskusjoner. Kontaktskjemaet ligger i den nedre blokken.