Врсте соларних панела: упоредни преглед дизајна и савети за избор панела

Алтернативна енергија развија се што је више могуће у Европи, показују резултати свог обећања. Појављују се нове врсте соларних панела и повећава се њихова ефикасност.

Ако желите да обезбедите рад индустријске зграде или стамбене зграде због сунчеве енергије, прво морате да научите разлике у опреми, да бисте разумели који су соларни панели погодни за климатске услове одређеног региона.

Помоћи ћемо да разумемо ово питање. У чланку је описан принцип рада фотонапонских претварача, дат је преглед различитих врста соларних панела са назнаком њихових карактеристика, предности и недостатака. Након што прочитате материјал, можете направити прави избор за организовање ефикасног соларног система.

Принцип рада соларних панела

Огромна већина соларних панела су физички фотонапонски претварачи. Ефекат генерисања електричне енергије јавља се на месту полуводичког пн спајања.

Силиконски вафли чине основу трошкова соларних панела, али када их користите као нон-стоп извор електричне енергије, морат ћете додатно купити скупе батерије

Плоча се састоји од две силиконске плочице различитих својстава. Под утицајем светлости у једном од њих постоји недостатак електрона, а у другом - њихов вишак. Свака плоча има бакрене проводљиве траке које се повезују са претварачима напона.

Индустријски соларни панел састоји се од многих ламинираних фотонапонских ћелија везаних једна за другу и монтиране на флексибилну или чврсту подлогу.

Учинковитост опреме у великој мјери зависи од чистоће силицијума и оријентације његових кристала. Управо ове параметре инжењери покушавају да побољшају последњих деценија.Главни проблем у овом случају је висока цена процеса који представљају основу чишћења силицијума и лоцирање кристала у једном правцу на целој табли.

Сваке године се максимална ефикасност различитих соларних панела мења нагоре, јер се у истраживање нових фотонапонских материјала улажу милијарде долара (+)

Полупроводници фотоелектричних претварача могу бити направљени не само од силицијума, већ и од других материјала - принцип батерије не мења се.

Врсте фотоелектричних претварача

Индустријски соларни панели класификовани су по дизајнерским карактеристикама и врсти радног фотонапонског слоја.

Постоје ове врсте батерија према типу уређаја:

• флексибилни панели;
• крути модули.

Флексибилни танкослојни панели постепено заузимају све већу нишу на тржишту због свестраности уградње, јер их можете инсталирати на већину површина са различитим архитектонским облицима.

Стварне карактеристике соларних панела обично су ниже од оних наведених у упутствима. Стога, пре него што их инсталирате код куће, пожељно је да сами видите сличан завршени пројекат

Према врсти радног фотонапонског слоја, соларне ћелије су подељене у такве сорте:

1. Силицијум: монокристални, поликристални, аморфни.
2. Теллуриум цадмиум.
3. На основу индијум-бакар-галијум селенида.
4. Полимер.
5. Органиц
6. На основу галијум арсенида.
7. Комбиновани и вишеслојни.

Опште потрошаче нису занимљиве све врсте соларних панела, већ само прве две кристалне подврсте.

Иако неке друге врсте панела имају високу ефикасност, али због велике цене, нису широко коришћене.

Силицијумске фотонапонске ћелије су прилично осетљиве на топлоту. Базна температура за мерење производње енергије је 25 ° Ц. Када се повећа за један степен, ефикасност панела се смањује за 0,45-0,5%.

Затим ће детаљно бити испитани соларни панели који су од највећег интереса за потрошаче.

Карактеристике плоча на бази силицијума

Силицијум за соларне панеле је направљен од кварцног праха - дробљеног кремена. Најбогатија лежишта сировина налазе се у западном Сибиру и на Средњем Уралу, стога су изгледи за ово подручје соларне енергије готово неограничени.

Чак и сада, кристални и аморфни силицијум панели већ заузимају више од 80% тржишта. Стога их вриједи размотрити детаљније.

Монокристални силиконски панели

Модерне монокристалне силиконске плочице (моно-Си) имају једнолику тамно плаву боју по целој површини. За њихову производњу користи се најчишћи силицијум. Монокристалне фотоћелије међу свим силицијумским резама имају највишу цену, али такође пружају најбољу ефикасност.

Велики монокристални соларни панели са ротационим механизмима савршено се уклапају у пустињске пејзаже. Омогућава услове за максималну продуктивност.

Висока цена производње настала је услед тешкоће усмеравања свих кристала силицијума у ​​једном правцу. Због таквих физичких својстава радног слоја, максимална ефикасност је загарантована само када је сунчева светлост окомита на површину плоче.

Монокристалним батеријама је потребна додатна опрема која их аутоматски ротира током дана, тако да равнина панела буде што више окомита на сунчеве зраке.

Слојеви силицијума са једнострано оријентисаним кристалима су одсечени од цилиндричне металне шипке, па готови фотонапонски блокови имају облик квадрата заобљеног на угловима.

Предности монокристалних силиконских батерија укључују:

1. Висока ефикасност са вредностима од 17-25%.
2. Компактност - мања површина смештаја опреме по јединици снаге, у поређењу са поликристалним силицијумским плочама.
3. Дуговјечност - довољна ефикасност производње електричне енергије обезбеђена је до 25 година.

Постоје само две мане таквих батерија:

1. Висока цена и дуга повраћаја
2. Осетљивост на загађење. Прашина распршује светлост, стога се ефикасност соларних панела обложених њоме нагло смањује.

Због потребе за директном сунчевом светлошћу, монокристали инсталирани су соларни панели углавном на отвореним површинама или на висинама. Што је подручје ближе екватору и што више сунчаних дана има, то је пожељније постављање ове посебне врсте фотонапонских ћелија.

Поликристални соларни панели

Поликристални силицијум панели (мулти-Си) имају неуједначену плаву боју због свестране оријентације кристала. Чистоћа силикона који се користи у њиховој производњи нешто је нижа од чистоће код монокристалних аналога.

Вишесмерност кристала омогућава високу ефикасност са распршеном светлошћу - 12-18%. Ниже је него у једносмерним кристалима, али у облачним условима су такви панели ефикаснији.

Хетерогеност материјала такође доводи до смањења трошкова производње силицијума. Пречишћени метал за поликристалне соларне панеле сипа се у калупе без посебних трикова.

У производњи се користе посебне технике за формирање кристала, али њихова оријентација није контролисана. Након хлађења, силицијум се сече у слојеве и обрађује према посебном алгоритму.

Поликристални панели не захтевају сталну оријентацију према сунцу, стога се кровови кућа и индустријских зграда активно користе за њихово постављање.

Током дана, уз малу облачност, предности аморфних силицијумских соларних панела неће бити приметне, њихове предности се откривају само са густим облацима или у хладу (+)

Предности соларних панела са вишесмерним кристалима укључују:

1. Високе перформансе у околној светлости.
2. Могућност стационарне инсталације на крововима зграда.
3. Нижи трошкови у поређењу са монокристалним плочама.
4. Трајање рада - пад ефикасности након 20 година рада је само 15-20%.

Доступни су и недостаци поликристалних плоча:

1. Мала ефикасност са вредности 12-18%.
2. Релативна гломазност - захтева више простора за уградњу по јединици снаге у поређењу са монокристалним колегама.

Поликристални соларни панели добијају све већи тржишни удео међу осталим силиконским батеријама. То се обезбеђује широким потенцијалним могућностима за смањење трошкова њихове производње. Ефикасност таквих панела такође се повећава сваке године, брзо се приближавајући 20% за масовне производе.

Соларни панели од аморфних силицијума

Механизам за производњу аморфних силицијумових соларних панела битно се разликује од производње кристалних фотонапонских ћелија. Овде се не користи чисти не-метал, већ његов хидрид, чије се вруће паре таложе на подлогу.

Као резултат ове технологије, не настају класични кристали, а трошкови производње се нагло смањују.

Исталожени аморфни силиконски фотоћелији могу се монтирати и на флексибилну полимерну подлогу и на чврсту стаклену плочу

Тренутно постоје већ три генерације панела направљених од аморфног силицијума, у којима је ефикасност примјетно повећана. Ако су први фотонапонски модули имали ефикасност од 4-5%, сада се модели друге генерације са ефикасношћу од 8-9% масовно продају на тржишту.

Аморфни панели најновијег развоја имају ефикасност и до 12% и већ се почињу појављивати у продаји, али су још увек прилично скупи.

Захваљујући карактеристикама ове производне технологије, могуће је креирати слој силицијума на тврдој и флексибилној подлози. Због тога се аморфни силицијум модули активно користе у флексибилним соларним модулима танког филма. Али опције са еластичном подлогом су много скупље.

Физикално-хемијска структура аморфног силицијума омогућава максималну апсорпцију фотона слабе распршене светлости за генерисање електричне енергије. Због тога су такви панели погодни за употребу у северним пределима са великим слободним површинама.

Учинковитост аморфних батерија на бази силицијума се не смањује чак ни при високим температурама, иако су по овом параметру ниже од галијум-арсенидних плоча.

Уз исту цијену опреме, соларни панели силицијум хидриди показују веће перформансе од својих појединачних и поликристалних аналога (+)

Да сумирамо, можемо навести следеће предности аморфних соларних панела:

1. Свестраност - способност израде флексибилних и танких плоча, постављање батерија на било који архитектонски облик.
2. Висока ефикасност у околној светлости.
3. Стабилан рад на високим температурама.
4. Једноставност и поузданост дизајна. Такви панели се практично не ломе.
5. Очување перформанси у тешким условима - мањи пад перформанси када је прашњава површина од кристалних аналога

Животни век таквих фотонапонских ћелија, почев од друге генерације, је 20-25 година, а пад снаге 15-20%. Недостаци аморфних силицијумских плоча укључују само потребу за већим површинама за смештај опреме потребне снаге.

Преглед уређаја без силикона

Неки соларни панели направљени коришћењем ретких и скупих метала имају ефикасност већу од 30%. Они су многоструко скупљи од својих силиконских колега, али су и даље заузимали високотехнолошку трговинску нишу, захваљујући својим посебним карактеристикама.

Ретки метални соларни панели

Постоји неколико врста соларних панела направљених од ретких метала и нису сви ефикаснији од оних монокристалних силицијумских модула.

Међутим, способност рада у екстремним условима омогућава произвођачима таквих соларних панела да производе конкурентне производе и спроведу даља истраживања.

Кадмијум-телуридни панели се активно користе за облагање објеката у екваторијалним и арапским земљама, где се њихова површина загрева и до 70-80 степени.

Главне легуре које се користе за производњу фотонапонских ћелија су кадмијум телурид (ЦдТе), индијум балијум селенид (ЦИГС) и индини бакар селенид (ЦИС).

Кадмијум је токсичан метал, а индијум, галијум и телуријум су прилично ретки и скупи, па је масовна производња соларних панела на основу њих чак и теоретски немогућа.

Ефикасност таквих панела је на нивоу од 25-35%, мада у изузетним случајевима може достићи и до 40%. Раније су се углавном користили у свемирској индустрији, али сада се појавио нови обећавајући правац.

Због стабилног рада соларних ћелија ретких метала на температурама од 130-150 ° Ц, користе се у соларним термоелектранама. У овом случају, сунчеве зраке из десетина или стотина огледала концентрисане су на малом панелу, који истовремено ствара електричну енергију и обезбеђује пренос топлотне енергије у воденом измењивачу топлоте.

Као резултат загревања воде, формира се пара, што узрокује да се турбина окреће и ствара електричну енергију. Тако се соларна енергија претвара у електричну енергију истовремено на два начина уз максималну ефикасност.

Полимерни и органски аналози

Фотонапонски модули засновани на органским и полимерним једињењима почели су се развијати тек у последњој деценији, али су истраживачи већ постигли значајан напредак. Европска компанија показује највећи напредак Хелиатек, који је већ опремио неколико високих зграда са органским соларним плочама.

Дебљина конструкције фолије од врсте ваљака Хелиафилм је само 1 мм.

У производњи полимерних плоча користе се супстанце као што су угљени фуллерени, бакарни фталоцијанин, полифенилен и друге. Ефикасност таквих соларних ћелија већ досеже 14-15%, а трошкови производње су неколико пута мањи од кристалних соларних панела.

Питање периода разградње органског радног слоја је акутно. До сада није могуће поуздано потврдити ниво његове ефикасности након неколико година рада.

Предности органских соларних панела су:

• могућност еколошког одлагања;
• ниска цена производње;
• флексибилан дизајн.

Недостаци таквих фотоћелија укључују релативно ниску ефикасност и недостатак поузданих информација о периодима стабилног рада панела. Могуће је да ће за 5-10 година сви недостаци органских соларних ћелија нестати и они ће постати озбиљни конкуренти силицијумским плочицама.

Који соларни панел изабрати?

Избор соларних панела за сеоске куће на ширини од 45-60 ° није тежак. Овде вриједи размотрити само двије могућности: поликристални и монокристални силиконски панели.

Ако има недостатка простора, боље је дати предност ефикаснијим моделима са једностраном оријентацијом кристала, а неограничена површина препоручује се куповина поликристалних батерија.

Не треба се ослањати на прогнозе аналитичких компанија за развој тржишта соларних панела, јер њихови најбољи узорци можда још нису пронађени

Одабир одређеног произвођача, потребан капацитет и додатна опрема је бољи уз учешће руководилаца компанија које се баве продајом и уградњом такве опреме. Треба да знате да се квалитет и цена фотонапонских модула код највећих произвођача мало разликују.

Имајте у виду да ће приликом наручивања комплета опреме "кључ у руке" трошкови самих соларних панела бити само 30-40% од укупног износа. Рок отплате таквих пројеката је 5-10 година, а зависе од нивоа потрошње енергије и могућности продаје вишка електричне енергије у градској мрежи.

Неки занатлије радије монтирају соларне плоче властитим рукама. На нашој страници налазе се чланци са детаљним описом технологије израде таквих панела, њиховог повезивања и распореда соларних система за грејање.

Саветујемо вам да се упознате са:

1. Како направити соларну батерију властитим рукама: упутства за самостално састављање
2. Соларни системи грејања: анализа технологије грејања засноване на соларним системима
3. Дијаграм повезаности соларних панела: на регулатор, на батерију и на сервисиране системе

Закључци и корисни видео о овој теми

Представљени видео снимци приказују рад различитих соларних панела у стварним условима. Они ће такође помоћи да разумете питања избора одговарајуће опреме.

Правила за избор соларних панела и одговарајуће опреме:

Врсте соларних панела:

Испитивање монокристалних и поликристалних плоча:

За становништво и мале индустријске погоне, нема праве алтернативе кристалним силицијумским плочама. Али темпо развоја нових врста соларних панела омогућава нам да се надамо да ће сунчева енергија ускоро постати главни извор електричне енергије у многим сеоским кућама.

Свима који су заинтересовани за питање избора и коришћења соларних панела нудимо да оставе коментаре, поставе питања и учествују у дискусијама. Образац за контакт налази се у доњем блоку.