Tipuri de panouri solare: o imagine de ansamblu comparativă a proiectelor și sfaturi pentru alegerea panourilor

Energia alternativă se dezvoltă pe cât posibil în Europa, arătând rezultatele promisiunii sale. Apar noi tipuri de panouri solare, creșterea eficienței acestora.

Dacă doriți să asigurați funcționarea unei clădiri industriale sau a unei clădiri rezidențiale datorită energiei soarelui, trebuie să aflați mai întâi despre diferențele de echipamente, pentru a înțelege ce panouri solare sunt potrivite pentru condițiile climatice ale unei anumite regiuni.

Vom ajuta să înțelegem această problemă. Articolul descrie principiul funcționării convertoarelor fotovoltaice, oferă o imagine de ansamblu asupra diferitelor tipuri de panouri solare, cu o indicație a caracteristicilor, avantajelor și dezavantajelor acestora. După citirea materialului, puteți alege alegerea potrivită pentru amenajarea unui sistem solar eficient.

Principiul funcționării panourilor solare

Marea majoritate a panourilor solare sunt convertoare fotovoltaice fizic. Efectul generator de energie electrică are loc la locul joncțiunii pn a semiconductorului.

Vafurile de siliciu constituie baza costului panourilor solare, dar atunci când sunt utilizate ca sursă de energie electrică non-stop, va trebui să cumpărați suplimentar baterii scumpe

Panoul este format din două napolitane de siliciu cu proprietăți diferite. Sub influența luminii într-unul dintre ei există o lipsă de electroni, iar în celălalt - excesul lor. Fiecare placă are benzi conductoare din cupru care se conectează la convertoare de tensiune.

Un panou solar industrial este format din multe celule fotovoltaice laminate lipite între ele și montate pe un substrat flexibil sau rigid.

Eficiența echipamentului depinde în mare măsură de puritatea siliciului și de orientarea cristalelor sale. Acești parametri încearcă să se îmbunătățească în ultimele decenii.Problema principală în acest caz este costul ridicat al proceselor care stau la baza purificării siliciului și localizarea cristalelor într-o singură direcție pe întregul panou.

În fiecare an, eficiența maximă a diferitelor panouri solare se schimbă în bine, deoarece miliarde de dolari sunt investiți în cercetarea de noi materiale fotovoltaice (+)

Semiconductorii convertoarelor fotoelectrice pot fi fabricate nu numai din siliciu, ci și din alte materiale - principiul bateriei nu se schimbă.

Tipuri de convertoare fotoelectrice

Panourile solare industriale sunt clasificate după caracteristicile lor de proiectare și tipul de strat fotovoltaic de lucru.

Există aceste tipuri de baterii în funcție de tipul dispozitivului:

• panouri flexibile;
• module rigide.

Panourile flexibile din film subțire ocupă treptat o nișă mai mare pe piață datorită versatilității lor de montare, deoarece le puteți instala pe majoritatea suprafețelor cu o varietate de forme arhitecturale.

Caracteristicile reale ale panourilor solare sunt de obicei mai mici decât cele indicate în instrucțiuni. De aceea, înainte de a le instala acasă, este recomandabil să vezi singur un proiect similar finalizat

În funcție de tipul stratului fotovoltaic de lucru, celulele solare sunt împărțite în astfel de soiuri:

1. Silicon: monocristalin, policristalin, amorf.
2. Telluriu cadmiu.
3. Pe bază de selenură indiu-cupru-galiu.
4. Polimer.
5. Organic.
6. Pe bază de arsenidă de galiu.
7. Combinate și multistrat.

De interes pentru consumatorul general nu sunt toate tipurile de panouri solare, ci doar primele două subspecii cristaline.

Deși alte tipuri de panouri au o eficiență ridicată, dar din cauza costului ridicat, acestea nu sunt utilizate pe scară largă.

Celulele fotovoltaice din siliciu sunt destul de sensibile la căldură. Temperatura de bază pentru măsurarea producerii de energie este de 25 ° C. Când este crescut cu un grad, eficiența panourilor scade cu 0,45-0,5%.

În continuare, panourile solare care prezintă cel mai mare interes pentru consumatori vor fi examinate în detaliu.

Caracteristicile panourilor pe bază de siliciu

Siliciul pentru panouri solare este fabricat din pulbere de cuarț - cristale de cuarț zdrobite. Cele mai bogate depozite de materii prime sunt în Siberia Occidentală și în Uralul Mijlociu, prin urmare, perspectivele acestei zone de energie solară sunt aproape nelimitate.

Chiar și acum, panourile de siliciu cristaline și amorfe ocupă deja peste 80% din piață. Prin urmare, merită să le analizăm mai detaliat.

Panouri monocristaline de siliciu

Lungile moderne de siliciu monocristal (mono-Si) au o culoare albastră închisă uniformă pe întreaga suprafață. Pentru producerea lor, se folosește cel mai pur siliciu. Cel mai mare preț fotocelele monocristaline din toate napolitele de siliciu, dar oferă și cea mai bună eficiență.

Panourile solare monocristaline mari cu mecanisme rotative se potrivesc perfect în peisajele deșertului. Oferă condițiile pentru productivitate maximă.

Costul ridicat al producției se datorează dificultății de orientare a tuturor cristalelor de siliciu într-o singură direcție. Datorită unor astfel de proprietăți fizice ale stratului de lucru, eficiența maximă este asigurată numai atunci când lumina solară este perpendiculară pe suprafața plăcii.

Bateriile monocristaline necesită echipamente suplimentare care le rotesc automat în timpul zilei, astfel încât planul panourilor să fie cât mai perpendicular pe razele solare.

Straturile de siliciu cu cristale orientate pe o singură parte sunt tăiate dintr-o bară metalică cilindrică, astfel blocurile fotovoltaice finisate au forma unui pătrat rotunjit la colțuri.

Avantajele bateriilor cu siliciu monocristal includ:

1. Eficiență ridicată cu o valoare de 17-25%.
2. densitate - o suprafață mai mică de amplasare a echipamentelor pe unitatea de putere, în comparație cu panourile de siliciu policristalin.
3. durabilitate - se asigură o eficiență suficientă pentru generarea de energie până la 25 de ani.

Există doar două dezavantaje la astfel de baterii:

1. Cost ridicat și rambursare lungă.
2. Sensibilitate la poluare. Praful împrăștie lumina, prin urmare, eficiența panourilor solare acoperite cu aceasta scade brusc.

Datorită nevoii de lumina directă a soarelui, cristale individuale sunt instalate panouri solare în principal în zone deschise sau la înălțimi. Cu cât zona este mai aproape de ecuator și cu cât sunt zile mai însorite, cu atât mai preferabilă este instalarea acestui tip particular de celule fotovoltaice.

Panouri solare policristaline

Panourile de siliciu policristalin (multi-Si) au o culoare albastră neuniformă datorită orientării versatile a cristalelor. Puritatea siliciului folosit la producerea lor este puțin mai mică decât cea a analogilor cu un singur cristal.

Multidirecționalitatea cristalelor asigură eficiență ridicată cu lumină împrăștiată - 12-18%. Este mai mic decât în ​​cristalele unidirecționale, dar în condiții tulbure, astfel de panouri sunt mai eficiente.

Eterogenitatea materialului duce și la scăderea costului producției de siliciu. Metalul purificat pentru panourile solare policristaline este turnat în matrițe fără trucuri speciale.

În producție se folosesc tehnici speciale pentru formarea cristalelor, dar orientarea lor nu este controlată. După răcire, siliconul este tăiat în straturi și prelucrat conform unui algoritm special.

Panourile policristaline nu necesită o orientare constantă către soare, prin urmare, acoperișurile caselor și clădirilor industriale sunt utilizate în mod activ pentru amplasarea lor.

Pe parcursul zilei, cu nori ușori, avantajele panourilor solare de siliciu amorf nu vor fi observate, avantajele lor sunt relevate doar cu nori densi sau la umbră (+)

Avantajele panourilor solare cu cristale multidirecționale includ:

1. De înaltă performanță în lumină ambientală.
2. Posibilitatea instalării staționare pe acoperișurile clădirilor.
3. Cost mai mic în comparație cu panourile monocristaline.
4. Durata operației - scăderea eficienței după 20 de ani de funcționare este de doar 15-20%.

Dezavantajele panourilor policristaline sunt de asemenea disponibile:

1. Eficiență scăzută cu o valoare de 12-18%.
2. Bulositatea relativă - necesită mai mult spațiu pentru instalare pe unitate de putere în comparație cu omologii cu un singur cristal.

Panourile solare policristaline câștigă o cotă de piață în creștere printre alte baterii de siliciu. Acest lucru este asigurat de posibilități largi potențiale de a reduce costul producției lor. Eficiența acestor panouri crește, de asemenea, anual, apropiindu-se rapid de 20% pentru produsele de masă.

Panouri solare din silicon amorf

Mecanismul de producere a panourilor solare de siliciu amorf este fundamental diferit de fabricarea celulelor fotovoltaice cristaline. Aici, nu se folosește non-metal pur, ci hidrură, ale cărui vapori fierbinți sunt depuse pe substrat.

Ca urmare a acestei tehnologii, nu se formează cristale clasice, iar costurile de producție sunt reduse brusc.

Fotocelele de siliciu amorf precipitate pot fi montate atât pe un substrat de polimer flexibil, cât și pe o tablă rigidă de sticlă

În acest moment, există deja trei generații de panouri realizate din siliciu amorf, în care eficiența este vizibil crescută. Dacă primele module fotovoltaice au avut o eficiență de 4-5%, acum modelele de a doua generație cu o eficiență de 8-9% sunt vândute masiv pe piață.

Panourile amorfe de cea mai recentă dezvoltare au o eficiență de până la 12% și încep să apară deja la vânzare, dar sunt încă destul de scumpe.

Datorită caracteristicilor acestei tehnologii de producție, este posibil să se creeze un strat de siliciu atât pe un substrat rigid și flexibil. Din această cauză, modulele de siliciu amorf sunt utilizate în mod activ în module solare flexibile cu film subțire. Dar opțiunile cu suport elastic sunt mult mai scumpe.

Structura fizico-chimică a siliciului amorf permite absorbția maximă a fotonilor de lumină slabă dispersată pentru a genera electricitate. Prin urmare, astfel de panouri sunt convenabile pentru utilizarea în zonele de nord cu zone libere mari.

Eficiența bateriilor amorfe pe bază de siliciu nu scade chiar și la temperaturi ridicate, deși acestea sunt inferioare în acest parametru față de panourile de arsenidă de galiu.

La același cost al echipamentului, panourile solare cu hidrură de siliciu prezintă performanțe mai mari decât analogii lor unici și policristalini (+)

Pentru a rezuma, putem indica următoarele avantaje ale panourilor solare amorfe:

1. versatilitate - capacitatea de a fabrica panouri flexibile și subțiri, montarea bateriilor pe orice formă arhitecturală.
2. Eficiență ridicată în lumină ambientală.
3. Muncă stabilă la temperaturi ridicate.
4. Simplitatea și fiabilitatea designului. Astfel de panouri practic nu se rup.
5. Păstrarea performanței în condiții dificile - scădere a performanței la suprafața prăfuită decât analogii cristalini

Durata de viață a acestor celule fotovoltaice, începând cu a doua generație, este de 20-25 de ani, cu o scădere a puterii de 15-20%. Dezavantajele panourilor de siliciu amorf includ doar necesitatea unor zone mai mari pentru a se acomoda cu echipamente cu puterea necesară.

Prezentare generală a dispozitivelor fără siliciu

Unele panouri solare realizate cu metale rare și scumpe au o eficiență de peste 30%. Sunt de multe ori mai scumpe decât omologii lor de siliciu, dar cu toate acestea au ocupat o nișă de tranzacționare de înaltă tehnologie, datorită caracteristicilor lor speciale.

Panouri solare din metale rare

Există mai multe tipuri de panouri solare realizate din metale rare și nu toate au o eficiență mai mare decât cea a modulelor de siliciu monocristal.

Cu toate acestea, capacitatea de a lucra în condiții extreme permite producătorilor de astfel de panouri solare să producă produse competitive și să efectueze cercetări suplimentare.

Panourile din telurură de cadmiu sunt utilizate în mod activ pentru a face față clădirilor din țările ecuatoriale și arabe, unde suprafața lor se încălzește până la 70-80 de grade după-amiaza

Principalele aliaje utilizate pentru fabricarea celulelor fotovoltaice sunt telurida de cadmiu (CdTe), selenida de cupru cu cupru indiu (CIGS) și selenura de cupru indiu (CSI).

Cadmiul este un metal toxic, iar indiul, galiul și telurul sunt destul de rare și costisitoare, astfel încât producția în masă a panourilor solare bazate pe acestea este chiar teoretic imposibilă.

Eficiența acestor panouri este la 25-35%, deși în cazuri excepționale poate ajunge până la 40%. Anterior, acestea erau folosite în principal în industria spațială, dar acum a apărut o nouă direcție promițătoare.

Datorită funcționării stabile a celulelor solare din metale rare la temperaturi de 130-150 ° C, acestea sunt utilizate în centrale solare termice. În acest caz, razele soarelui din zeci sau sute de oglinzi sunt concentrate pe un panou mic, care generează simultan energie electrică și asigură transferul energiei termice către schimbătorul de căldură din apă.

Ca urmare a încălzirii apei, se formează aburi, ceea ce face ca turbina să se rotească și să genereze electricitate. Astfel, energia solară este transformată în energie electrică simultan în două moduri cu eficiență maximă.

Analogii polimerici și organici

Modulele fotovoltaice bazate pe compuși organici și polimeri au început să fie dezvoltate abia în ultimul deceniu, dar cercetătorii au înregistrat deja progrese semnificative. Compania europeană arată cele mai multe progrese Heliatek, care a echipat deja mai multe clădiri înalte cu panouri solare organice.

Grosimea construcției filmului său de tip rulou HeliaFilm este de numai 1 mm.

La fabricarea panourilor polimerice se folosesc substanțe precum fullerenele din carbon, ftalocianina de cupru, polifenilena și altele. Eficiența acestor celule solare ajunge deja la 14-15%, iar costul producției este de câteva ori mai mic decât al panourilor solare cristaline.

Problema perioadei de degradare a stratului de lucru organic este acută. Până în prezent, nu este posibil să se confirme în mod fiabil nivelul eficienței sale după câțiva ani de funcționare.

Avantajele panourilor solare organice sunt:

• posibilitatea de eliminare ecologică;
• cost redus de producție;
• design flexibil.

Dezavantajele unor astfel de fotocelule includ eficiența relativ scăzută și lipsa informațiilor fiabile cu privire la perioadele de funcționare stabilă a panourilor. Este posibil ca în 5-10 ani să dispară toate dezavantajele celulelor solare organice și să devină concurenți serioși pentru napolitane de siliciu.

Ce panou solar să alegeți?

Alegerea panourilor solare pentru casele de țară la o latitudine de 45-60 ° nu este dificilă. Aici, merită să luăm în considerare doar două opțiuni: panouri de siliciu policristalin și monocristal.

Dacă există un deficit de spațiu, este mai bine să acordați preferință modelelor mai eficiente, cu orientare unilaterală a cristalelor, cu o suprafață nelimitată, se recomandă achiziționarea de baterii policristaline.

Nu ar trebui să vă bazați pe prognozele companiilor analitice pentru dezvoltarea pieței de panouri solare, deoarece cele mai bune probe ale acestora nu au fost încă inventate

Alegerea unui producător specific, capacitatea necesară și echipamentul suplimentar este mai bună cu participarea managerilor companiilor implicate în vânzarea și instalarea unui astfel de echipament. Trebuie să știți că calitatea și prețul modulelor fotovoltaice la cei mai mari producători diferă puțin.

Vă rugăm să rețineți că atunci când comandați un set de echipamente la cheie, costul panourilor solare în sine va fi de doar 30-40% din total. Perioadele de rambursare a acestor proiecte sunt de 5-10 ani și depind de nivelul consumului de energie și de posibilitatea de a vinde surplus de energie electrică în rețeaua orașului.

Unii meșteri preferă să asambleze panouri solare cu propriile lor mâini. Pe site-ul nostru există articole cu o descriere detaliată a tehnologiei de fabricație a unor astfel de panouri, conexiunea lor și amenajarea sistemelor solare de încălzire.

Vă sfătuim să vă familiarizați cu:

1. Cum să faci o baterie solară cu propriile mâini: instrucțiune de auto-asamblare
2. Sisteme de încălzire solară: analiza tehnologiei de încălzire bazată pe sisteme solare
3. Schema de conectare pentru panouri solare: la regulator, la baterie și la sistemele deservite

Concluzii și video util pe această temă

Videoclipurile prezentate arată funcționarea diferitelor panouri solare în condiții reale. Ele vor ajuta, de asemenea, să înțeleagă problemele legate de alegerea echipamentelor conexe.

Reguli pentru alegerea panourilor solare și a echipamentelor aferente:

Tipuri de panouri solare:

Testarea panourilor monocristale și policristaline:

Pentru populație și mici instalații industriale, nu există o alternativă reală la panourile cristaline de siliciu. Dar ritmul de dezvoltare a noilor tipuri de panouri solare ne permite să sperăm că în curând energia soarelui va deveni principala sursă de electricitate în multe case de țară.

Oferim tuturor celor interesați de alegerea și utilizarea panourilor solare pentru a lăsa comentarii, a pune întrebări și a participa la discuții. Formularul de contact se află în blocul inferior.