Typy solárnych panelov: porovnávací prehľad návrhov a tipov na výber panelov

V Európe sa čo najviac vyvíja alternatívna energia, čo ukazuje výsledky jej sľubu. Objavujú sa nové typy solárnych panelov, zvyšuje sa ich účinnosť.

Ak si chcete zaistiť prevádzku priemyselnej budovy alebo bytového domu z dôvodu slnečnej energie, musíte sa najskôr dozvedieť o rozdieloch v zariadeniach, aby ste pochopili, ktoré solárne panely sú vhodné pre klimatické podmienky konkrétneho regiónu.

Pomôžeme pochopiť tento problém. Článok popisuje princíp činnosti fotovoltaických konvertorov, poskytuje prehľad rôznych typov solárnych panelov s uvedením ich charakteristík, výhod a nevýhod. Po prečítaní materiálu si môžete urobiť správne rozhodnutie pre vytvorenie efektívnej slnečnej sústavy.

Princíp činnosti solárnych panelov

Prevažná väčšina solárnych panelov sú fyzicky fotovoltaické konvertory. Účinok výroby elektrickej energie sa vyskytuje v mieste polovodičovej pn križovatky.

Základom ceny solárnych panelov sú kremíkové doštičky, ale ak sa používa ako zdroj elektrickej energie 24 hodín denne, budete musieť navyše kúpiť drahé batérie.

Panel sa skladá z dvoch kremíkových doštičiek s rôznymi vlastnosťami. V jednom z nich je pod vplyvom svetla nedostatok elektrónov av druhom je ich nadbytok. Každá doska má medené vodivé pásy, ktoré sa pripájajú k meničom napätia.

Priemyselný solárny panel pozostáva z mnohých laminovaných fotovoltaických článkov navzájom spojených a pripevnených na pružnom alebo tuhom substráte.

Účinnosť zariadenia do značnej miery závisí od čistoty kremíka a orientácie jeho kryštálov. Inžinieri sa v posledných desaťročiach snažia zlepšovať tieto parametre.Hlavným problémom v tomto prípade sú vysoké náklady na procesy, ktoré sú základom pre čistenie kremíka, a umiestnenie kryštálov v jednom smere na celom paneli.

Každý rok sa maximálna efektívnosť rôznych solárnych panelov mení smerom nahor, pretože do výskumu nových fotovoltaických materiálov sa investujú miliardy dolárov (+)

Polovodiče fotoelektrických prevodníkov môžu byť vyrobené nielen z kremíka, ale aj z iných materiálov - princíp batérie nemení sa to.

Typy fotoelektrických prevodníkov

Priemyselné solárne panely sú klasifikované podľa ich konštrukčných vlastností a typu pracovnej fotovoltaickej vrstvy.

Existujú tieto typy batérií podľa typu zariadenia:

• flexibilné panely;
• pevné moduly.

Flexibilné tenkovrstvové panely postupne zaberajú väčšiu medzeru na trhu vďaka svojej všestrannosti montáže, pretože ich môžete nainštalovať na väčšinu povrchov s rôznymi architektonickými formami.

Skutočné vlastnosti solárnych panelov sú zvyčajne nižšie ako tie, ktoré sú uvedené v pokynoch. Preto pred inštaláciou doma je vhodné pozrieť si podobný dokončený projekt sami

Podľa typu pracovnej fotovoltaickej vrstvy sa solárne články delia na tieto odrody:

1. Kremík: monokryštalický, polykryštalický, amorfný.
2. Tellurium kadmium.
3. Na základe selenidu india-meď-gália.
4. Polymer.
5. Organic.
6. Na základe arzenidu gália.
7. Kombinované a viacvrstvové.

Zaujímavé pre všeobecného spotrebiteľa nie sú všetky typy solárnych panelov, ale iba prvé dva kryštalické poddruhy.

Aj keď niektoré iné typy panelov majú vysokú účinnosť, ale z dôvodu vysokých nákladov sa však často nepoužívajú.

Kremíkové fotovoltaické články sú dosť citlivé na teplo. Základná teplota na meranie výroby energie je 25 ° C. Keď sa zvýši o jeden stupeň, účinnosť panelov sa zníži o 0,45-0,5%.

Ďalej sa podrobne preskúmajú solárne panely, ktoré majú najväčší záujem spotrebiteľov.

Vlastnosti panelov na báze kremíka

Kremík pre solárne panely je vyrobený z kremenných kryštálov rozdrvených v prášku z kremeňa. Najbohatšie ložiská surovín sú v Západnej Sibíri a na Strednom Urali, takže vyhliadky na túto oblasť slnečnej energie sú takmer neobmedzené.

Už teraz kryštalické a amorfné kremíkové panely už zaberajú viac ako 80% trhu. Preto sa oplatí uvažovať o nich podrobnejšie.

Monokryštalické kremíkové panely

Moderné kremíkové doštičky z monokryštálu (mono-Si) majú na celom povrchu jednotnú tmavomodrú farbu. Na ich výrobu sa používa najčistejší kremík. Monokryštalické fotobunky zo všetkých kremíkových doštičiek majú najvyššiu cenu, ale poskytujú aj najlepšiu účinnosť.

Veľké monokryštalické solárne panely s rotačnými mechanizmami dokonale zapadajú do púštnej krajiny. Poskytuje podmienky pre maximálnu produktivitu.

Vysoké výrobné náklady sú spôsobené ťažkosťami pri orientácii všetkých kremíkových kryštálov v jednom smere. Vďaka takým fyzikálnym vlastnostiam pracovnej vrstvy je maximálna účinnosť zabezpečená iba vtedy, keď je slnečné svetlo kolmé na povrch dosky.

Monokryštalické batérie vyžadujú ďalšie vybavenie, ktoré ich automaticky počas dňa otáča tak, aby rovina panelov bola čo najviac kolmá na slnečné lúče.

Silikónové vrstvy s jednostranne orientovanými kryštálmi sú vyrezané z valcovej kovovej tyče, takže hotové fotovoltaické bloky majú tvar štvorca zaobleného v rohoch.

Medzi výhody monokryštalických kremíkových batérií patria:

1. Vysoká účinnosť s hodnotou 17-25%.
2. hustota - menšia plocha umiestnenia zariadenia na jednotku energie v porovnaní s polykryštalickými kremíkovými panelmi.
3. trvanlivosť - do 25 rokov sa poskytuje dostatočná účinnosť výroby energie.

Takéto batérie majú iba dve nevýhody:

1. Vysoké náklady a dlhá návratnosť.
2. Citlivosť na znečistenie, Prach rozptyľuje svetlo, preto sa účinnosť solárnych panelov s týmto povlakom prudko znižuje.

Kvôli potrebe priameho slnečného žiarenia, monokryštály sú nainštalované solárne panely hlavne na otvorených plochách alebo vo výškach. Čím bližšie je oblasť k rovníku a čím slnečnejšie dni sú, tým je výhodnejšia inštalácia tohto konkrétneho typu fotovoltaických článkov.

Polykryštalické solárne panely

Polykryštalické kremíkové panely (multi-Si) majú nerovnomernú modrú farbu kvôli univerzálnej orientácii kryštálov. Čistota kremíka použitého pri ich výrobe je o niečo nižšia ako čistota analógov monokryštálu.

Viacsmernosť kryštálov poskytuje vysokú účinnosť pri rozptýlenom svetle - 12-18%. Je nižšia ako v jednosmerných kryštáloch, ale v oblačných podmienkach sú také panely účinnejšie.

Heterogenita materiálu tiež vedie k zníženiu nákladov na výrobu kremíka. Vyčistený kov pre polykryštalické solárne panely sa naleje do foriem bez špeciálnych trikov.

Pri výrobe sa používajú špeciálne techniky na vytvorenie kryštálov, ale ich orientácia nie je kontrolovaná. Po ochladení sa kremík rozreže na vrstvy a spracuje podľa špeciálneho algoritmu.

Polykryštalické panely nevyžadujú stálu orientáciu na slnko, preto sa na ich umiestnenie aktívne využívajú strechy domov a priemyselných budov.

Počas dňa, so slabým dažďom, nebudú výhody amorfných kremíkových solárnych panelov zrejmé, ich výhody sa prejavia iba pri hustých oblakoch alebo v tieni (+)

Výhody solárnych panelov s viacsmernými kryštálmi zahŕňajú:

1. Vysoký výkon v okolitom svetle.
2. Možnosť stacionárnej inštalácie na strechách budov.
3. Nižšie náklady v porovnaní s monokryštalickými panelmi.
4. Trvanie operácie - pokles účinnosti po 20 rokoch prevádzky je iba 15 - 20%.

Nevýhody polykryštalických panelov sú tiež k dispozícii:

1. Nízka účinnosť s hodnotou 12-18%.
2. Relatívna objemnosť - vyžaduje viac priestoru na inštaláciu na jednotku energie v porovnaní s monokryštálmi.

Polykryštalické solárne panely získavajú rastúci podiel na trhu medzi ostatnými kremíkovými batériami. Toto je zabezpečené širokými potenciálnymi príležitosťami na zníženie nákladov na ich výrobu. Účinnosť takýchto panelov sa tiež každoročne zvyšuje a rýchlo sa blíži k 20% v prípade hromadných výrobkov.

Amorfné kremíkové solárne panely

Mechanizmus výroby amorfných kremíkových solárnych panelov sa zásadne líši od výroby kryštalických fotovoltaických článkov. Tu sa nepoužíva čistý kov, ale jeho hydrid, ktorého horúce pary sa ukladajú na substrát.

V dôsledku tejto technológie nevznikajú klasické kryštály a výrobné náklady sa výrazne znižujú.

Vyzrážané amorfné kremíkové fotobunky sa môžu namontovať tak na pružný polymérny substrát, ako aj na tuhú sklenenú dosku.

V súčasnosti už existujú tri generácie panelov vyrobených z amorfného kremíka, z ktorých každá je zreteľne zvýšená účinnosť. Keby prvé fotovoltaické moduly mali účinnosť 4-5%, teraz sa na trhu masovo predávajú modely druhej generácie s účinnosťou 8-9%.

Amorfné panely najnovšieho vývoja majú účinnosť až 12% a už sa začínajú objavovať v predaji, ale stále sú dosť drahé.

Vďaka vlastnostiam tejto výrobnej technológie je možné vytvoriť kremíkovú vrstvu na pevnom aj pružnom substráte. Z tohto dôvodu sa amorfné kremíkové moduly aktívne používajú vo flexibilných tenkovrstvových solárnych moduloch. Možnosti s elastickou podložkou sú však oveľa drahšie.

Fyzikálno-chemická štruktúra amorfného kremíka umožňuje maximálnu absorpciu fotónov slabého rozptýleného svetla na výrobu elektriny. Preto sú také panely vhodné na použitie v severných oblastiach s veľkými voľnými plochami.

Účinnosť amorfných kremíkových batérií neklesá ani pri vysokých teplotách, aj keď sú v tomto parametri nižšie ako panely arzenidu gália.

Solárne panely s kremíkovým hydridom vykazujú pri rovnakých nákladoch na vybavenie vyšší výkon ako ich jednoduché a polykryštalické analógy (+)

V súhrne môžeme uviesť nasledujúce výhody amorfných solárnych panelov:

1. všestrannosť - schopnosť vyrábať flexibilné a tenké panely, upevňovať batérie na akúkoľvek architektonickú formu.
2. Vysoká účinnosť v okolitom svetle.
3. Stabilná práca pri vysokých teplotách.
4. Jednoduchosť a spoľahlivosť konštrukcie, Takéto panely sa prakticky nerozbijú.
5. Zachovanie výkonnosti v náročných podmienkach - menší pokles výkonu pri prašnom povrchu ako kryštalické analógy

Životnosť takýchto fotovoltaických článkov, počínajúc druhou generáciou, je 20 - 25 rokov s poklesom výkonu o 15 - 20%. Nevýhody amorfných kremíkových panelov zahŕňajú iba potrebu väčších plôch na umiestnenie zariadenia s požadovanou energiou.

Prehľad zariadení bez kremíka

Niektoré solárne panely vyrobené pomocou vzácnych a drahých kovov majú účinnosť viac ako 30%. Sú mnohokrát drahšie ako ich náprotivky z kremíka, napriek tomu však vďaka svojim osobitným vlastnostiam obsadili špičkové obchodné miesto.

Vzácne kovové solárne panely

Existuje niekoľko druhov solárnych panelov vyrobených zo vzácnych kovov a nie všetky majú vyššiu účinnosť ako monokryštalické kremíkové moduly.

Schopnosť pracovať v extrémnych podmienkach však umožňuje výrobcom takýchto solárnych panelov vyrábať konkurencieschopné výrobky a vykonávať ďalší výskum.

Panely teluridu kadmia sa aktívne používajú na obkladanie budov v rovníkových a arabských krajinách, kde sa ich povrch popoludní zahrieva až na 70 - 80 stupňov.

Hlavnými zliatinami používanými na výrobu fotovoltaických článkov sú telurid kadmia (CdTe), selenid meďnatý gália india (CIGS) a selenid meďnatý india (CIS).

Kadmium je toxický kov a indium, gálium a telúr sú pomerne zriedkavé a drahé, takže hromadná výroba solárnych panelov na nich založených je teoreticky nemožná.

Účinnosť takýchto panelov je na úrovni 25 - 35%, aj keď vo výnimočných prípadoch môže dosiahnuť až 40%. Predtým sa používali hlavne vo vesmírnom priemysle, ale teraz sa objavil nový sľubný smer.

Vďaka stabilnej prevádzke solárnych článkov zo vzácnych kovov pri teplotách 130 - 150 ° C sa používajú v solárnych tepelných elektrárňach. V tomto prípade sú lúče slnka z desiatok alebo stoviek zrkadiel sústredené na malý panel, ktorý súčasne vyrába elektrinu a zaisťuje prenos tepelnej energie do vodného výmenníka tepla.

V dôsledku zohrievania vody sa vytvára para, ktorá spôsobuje rotáciu turbíny a výrobu elektriny. Solárna energia sa tak premieňa na elektrickú energiu súčasne dvoma spôsobmi s maximálnou účinnosťou.

Polymérne a organické analógy

Fotovoltaické moduly založené na organických a polymérnych zlúčeninách sa začali vyvíjať až v poslednej dekáde, ale vedci už dosiahli výrazný pokrok. Európska spoločnosť vykazuje najväčší pokrok Heliatek, ktorá už vybavila niekoľko výškových budov organickými solárnymi panelmi.

Hrúbka jeho filmovej konštrukcie s kotúčom HeliaFilm je iba 1 mm.

Pri výrobe polymérnych panelov sa používajú látky, ako sú uhlíkové fullerény, ftalocyanín medi, polyfenylén a ďalšie. Účinnosť takýchto solárnych článkov už dosahuje 14 - 15% a výrobné náklady sú niekoľkonásobne nižšie ako kryštalické solárne panely.

Otázka obdobia degradácie organickej pracovnej vrstvy je akútna. Doteraz nie je možné spoľahlivo potvrdiť úroveň jeho účinnosti po niekoľkých rokoch prevádzky.

Výhody organických solárnych panelov sú:

• možnosť ekologickej likvidácie;
• nízke výrobné náklady;
• flexibilný dizajn.

Nevýhody takýchto fotobuniek zahŕňajú relatívne nízku účinnosť a nedostatok spoľahlivých informácií o periódach stabilnej prevádzky panelov. Je možné, že za 5-10 rokov zmiznú všetky nevýhody organických solárnych článkov a stanú sa vážnymi konkurentmi kremíkových doštičiek.

Ktorý solárny panel si vybrať?

Výber solárnych panelov pre vidiecke domy so zemepisnou šírkou 45 - 60 ° nie je zložitý. Tu stojí za zváženie iba dve možnosti: polykryštalické a monokryštalické kremíkové panely.

Ak je nedostatok miesta, je lepšie uprednostniť účinnejšie modely s jednostrannou orientáciou kryštálov, s neobmedzenou plochou sa odporúča kúpiť polykryštalické batérie.

Pri vývoji trhu so solárnymi panelmi by ste sa nemali spoliehať na prognózy analytických spoločností, pretože ich najlepšie vzorky možno ešte neboli vynaložené.

Výber konkrétneho výrobcu, požadovaná kapacita a ďalšie vybavenie je lepšie za účasti manažérov spoločností zapojených do predaja a inštalácie takéhoto zariadenia. Mali by ste si byť vedomí, že kvalita a cena fotovoltaických modulov u najväčších výrobcov sa veľmi líšia.

Vezmite prosím na vedomie, že pri objednávaní sady zariadení na kľúč budú náklady na samotné solárne panely predstavovať iba 30 - 40% z celkovej sumy. Doba návratnosti takýchto projektov je 5 - 10 rokov a závisí od úrovne spotreby energie a možnosti predaja prebytočnej elektriny mestskej sieti.

Niektorí remeselníci radšej zostavujú solárne panely vlastnými rukami. Na našej stránke sa nachádzajú články s podrobným popisom výrobnej technológie týchto panelov, ich pripojenia a usporiadania vykurovacích solárnych systémov.

Odporúčame vám oboznámiť sa s:

1. Ako vyrobiť solárnu batériu vlastnými rukami: návod na montáž
2. Solárne vykurovacie systémy: analýza vykurovacej technológie založenej na solárnych systémoch
3. Schéma zapojenia solárnych panelov: do ovládača, do batérie a do servisovaných systémov

Závery a užitočné video na túto tému

Prezentované videá ukazujú fungovanie rôznych solárnych panelov v reálnych podmienkach. Pomôžu tiež porozumieť problémom pri výbere súvisiaceho vybavenia.

Pravidlá pre výber solárnych panelov a súvisiaceho vybavenia:

Typy solárnych panelov:

Testovanie monokryštalických a polykryštalických panelov:

Pre obyvateľstvo a malé priemyselné zariadenia neexistuje žiadna iná alternatíva ku kryštalickým kremíkovým panelom. Tempo vývoja nových typov solárnych panelov nám však umožňuje dúfať, že energia slnka sa čoskoro stane hlavným zdrojom elektriny v mnohých vidieckych domoch.

Ponúkame všetkým, ktorí sa zaujímajú o otázku výberu a použitia solárnych panelov, aby zanechali pripomienky, položili otázky a zúčastnili sa diskusií. Kontaktný formulár je umiestnený v dolnom bloku.