Typer av solpaneler: en jämförande översikt över mönster och tips för att välja paneler

Alternativ energi utvecklas så mycket som möjligt i Europa, vilket visar resultaten av sitt löfte. Nya typer av solpaneler dyker upp, deras effektivitet ökar.

Om du vill säkerställa driften av en industribyggnad eller bostadshus på grund av solens energi, måste du först lära dig om skillnaderna i utrustning, förstå vilka solpaneler som är lämpliga för klimatförhållandena i en viss region.

Vi hjälper till att förstå det här problemet. Artikeln beskriver funktionen för fotovoltaikomvandlare, ger en översikt över olika typer av solpaneler med en indikation på deras egenskaper, fördelar och nackdelar. Efter att ha läst materialet kan du göra rätt val för att ordna ett effektivt solsystem.

Principen för drift av solpaneler

De allra flesta solpaneler är fysiskt fotovoltaiska omvandlare. Den elproducerande effekten uppträder på platsen för halvledaren pn-korsningen.

Det är kiselskivor som utgör grunden för kostnaden för solpaneler, men när de används som en elektricitetskälla dygnet runt måste du dessutom köpa dyra batterier

Panelen består av två kiselskivor med olika egenskaper. Under påverkan av ljus i en av dem finns det en brist på elektroner, och i den andra - deras överskott. Varje platta har kopparledande remsor som ansluter till spänningsomvandlare.

En industriell solpanel består av många laminerade fotovoltaiska celler bundna till varandra och monterade på ett flexibelt eller styvt underlag.

Effektiviteten hos utrustningen beror till stor del på renheten hos kisel och orienteringen av dess kristaller. Det är dessa parametrar som ingenjörerna har försökt förbättra de senaste decennierna.Det största problemet i detta fall är de höga kostnaderna för de processer som ligger till grund för rening av kisel och placeringen av kristaller i en riktning på hela panelen.

Varje år förändras den maximala effektiviteten hos olika solpaneler uppåt, eftersom miljarder dollar investeras i att undersöka nya fotovoltaiska material (+)

Halvledare av fotoelektriska omvandlare kan tillverkas inte bara av kisel utan också av andra material - batteriprincip det förändras inte.

Typer av fotoelektriska omvandlare

Industriella solpaneler klassificeras efter deras designfunktioner och typen av fungerande fotovoltaisk lager.

Det finns dessa typer av batterier efter typ av enhet:

• flexibla paneler;
• styva moduler.

Flexibla tunnfilmspaneler upptar gradvis en allt större nisch på marknaden på grund av deras monteringssidighet, eftersom du kan installera dem på de flesta ytor med olika arkitektoniska former.

De faktiska egenskaperna för solpaneler är vanligtvis lägre än de som anges i instruktionerna. Därför, innan du installerar dem hemma, är det tillrådligt att se ett liknande avslutat projekt själv

Beroende på typen av det fungerande fotovoltaiska lagret delas solceller upp i sådana sorter:

1. Kisel: monokristallin, polykristallin, amorf.
2. Tellurium cadmium.
3. Baserat på indium-koppar-gallium-selenid.
4. Polymer.
5. Organic.
6. Baserat på galliumarsenid.
7. Kombinerat och flerskiktat.

Av intresse för den allmänna konsumenten är inte alla typer av solpaneler utan bara de två första kristallina underarten.

Även om vissa andra typer av paneler har hög effektivitet, men på grund av de höga kostnaderna, används de inte mycket.

Kiselfotovoltaiska celler är ganska känsliga för värme. Bastemperaturen för mätning av kraftproduktion är 25 ° C. När det ökas med en grad minskar effektiviteten hos panelerna med 0,45-0,5%.

Därefter kommer solpaneler som är av största konsumentintresse att undersökas i detalj.

Egenskaper hos kiselbaserade paneler

Kisel för solpaneler är tillverkad av kvartspulverkrossade kvartskristaller. De rikaste råvarorna är i västra Sibirien och Mellanural, därför är utsikterna för detta solenergi nästan obegränsade.

Till och med nu upptar kristallina och amorfa kiselpaneler mer än 80% av marknaden. Därför är det värt att överväga dem mer detaljerat.

Monokristallina kiselpaneler

Moderna enkelkristalliska kiselskivor (mono-Si) har en enhetlig mörkblå färg över hela ytan. För deras produktion används det renaste kisel. Monokristallina fotoceller bland alla kiselskivor har det högsta priset, men ger också den bästa effektiviteten.

Stora monokristallina solpaneler med rotationsmekanismer passar perfekt i ökenlandskap. Det ger förutsättningarna för maximal produktivitet.

Den höga produktionskostnaden beror på svårigheten att orientera alla kiselkristaller i en riktning. På grund av sådana fysiska egenskaper hos arbetsskiktet garanteras maximal effektivitet endast när solljuset är vinkelrätt mot plattans yta.

Monokristallina batterier kräver ytterligare utrustning som automatiskt roterar dem under dagen så att panelen är så vinkelrätt mot solstrålarna som möjligt.

Silikonskikt med ensidiga orienterade kristaller skärs från en cylindrisk metallstång, så de färdiga fotovoltaiska blocken har formen av en fyrkant rundad i hörnen.

Fördelarna med enkristalliga kiselbatterier inkluderar:

1. Hög effektivitet med ett värde av 17-25%.
2. densitet - en mindre area av utrustningens placering per effektenhet, jämfört med polykristallina kiselpaneler.
3. hållbarhet - tillräcklig kraftproduktionseffektivitet tillhandahålls upp till 25 år.

Det finns bara två nackdelar med sådana batterier:

1. Hög kostnad och lång återbetalning.
2. Känslighet för föroreningar. Damm sprider ljus, därför minskar solpanelens belagda effektivitet kraftigt.

På grund av behovet av direkt solljus, enkristaller solpaneler är installerade främst i öppna områden eller i höjder. Ju närmare området är ekvatorn och ju soligare dagar det är, desto mer föredraget är installationen av denna typ av fotovoltaiska celler.

Polykristallina solpaneler

Polykristallina kiselpaneler (multi-Si) har en ojämn blå färg på grund av den mångsidiga orienteringen av kristallerna. Renheten hos kisel som används vid deras produktion är något lägre än för enkristallanaloger.

Kristallernas multidirektionalitet ger hög effektivitet med spritt ljus - 12-18%. Det är lägre än i enkelriktade kristaller, men under molniga förhållanden är sådana paneler mer effektiva.

Materialets heterogenitet leder också till en minskning av kostnaden för kiselproduktion. Den renade metallen för polykristallina solpaneler hälls i formar utan speciella knep.

Vid produktion används speciella tekniker för att bilda kristaller, men deras orientering kontrolleras inte. Efter kylning skärs kisel i lager och bearbetas enligt en speciell algoritm.

Polykristallina paneler kräver inte ständig orientering mot solen, därför används hus på tak och industribyggnader aktivt för att placera dem.

Under dagen, med lätt molnigt, kommer inte fördelarna med amorfa kiselsolpaneler att märkas, deras fördelar avslöjas endast med täta moln eller i skuggan (+)

Fördelarna med solpaneler med multidirektionella kristaller inkluderar:

1. Hög prestanda i omgivande ljus.
2. Möjlighet till stationär installation på byggnadens tak.
3. Lägre kostnad i jämförelse med monokristallina paneler.
4. Drifttid - Effektivitetsminskningen efter 20 års drift är endast 15-20%.

Nackdelar med polykristallina paneler är också tillgängliga:

1. Låg effektivitet med ett värde av 12-18%.
2. Relativ bulkighet - kräver mer utrymme för installation per effektenhet jämfört med enkristalliga motsvarigheter.

Polykristallina solpaneler får en ökande marknadsandel bland andra kiselbatterier. Detta säkerställs av stora möjliga möjligheter att minska kostnaden för deras produktion. Effektiviteten hos sådana paneler ökar också årligen och närmar sig snabbt 20% för massprodukter.

Amorfa silikonsolpaneler

Mekanismen för produktion av amorfa kiselsolpaneler skiljer sig grundläggande från tillverkningen av kristallina fotovoltaiska celler. Här används inte ren icke-metall utan dess hydrid, vars heta ångor avsätts på underlaget.

Som ett resultat av denna teknik bildas inte klassiska kristaller, och produktionskostnaderna reduceras kraftigt.

Utfällda amorfa kiselfotoceller kan monteras både på ett flexibelt polymersubstrat och på ett styvt glasskiva

För närvarande finns det redan tre generationer av paneler gjorda av amorft kisel, i var och en av dem effektiviteten ökas märkbart. Om de första fotovoltaikmodulerna hade en verkningsgrad på 4-5%, så säljs nu andra generationens modeller med en effektivitet på 8-9% på marknaden.

Amorfa paneler för den senaste utvecklingen har en effektivitet på upp till 12% och börjar redan dyka upp på försäljning, men de är fortfarande ganska dyra.

På grund av funktionerna i denna produktionsteknik är det möjligt att skapa ett kiselskikt på både ett styvt och flexibelt underlag. På grund av detta används amorfa kiselmoduler aktivt i flexibla tunnfilms solmoduler. Men alternativ med elastisk stöd är mycket dyrare.

Den fysikokemiska strukturen hos amorft kisel tillåter maximal absorption av fotoner med svagt spridd ljus för att generera elektricitet. Därför är sådana paneler praktiska för användning i norra områden med stora fria områden.

Effektiviteten hos amorfa kiselbaserade batterier minskar inte ens vid höga temperaturer, även om de är underordnade i denna parameter för galliumarsenidpaneler.

Med samma utrustningskostnad visar solpaneler av kiselhydrid större prestanda än deras enda och polykristallina analoger (+)

För att sammanfatta kan vi indikera följande fördelar med amorfa solpaneler:

1. mångsidighet - förmågan att tillverka flexibla och tunna paneler, montera batterier i alla arkitektoniska former.
2. Hög effektivitet i omgivande ljus.
3. Stabilt arbete vid höga temperaturer.
4. Designens enkelhet och pålitlighet. Sådana paneler bryts praktiskt taget inte.
5. Bevarande av prestanda under svåra förhållanden - mindre prestanda faller vid dammig yta än kristallina analoger

Livslängden för sådana fotovoltaiska celler, från den andra generationen, är 20-25 år med ett effektfall på 15-20%. Nackdelarna med amorfa kiselpaneler inkluderar endast behovet av större områden för att rymma utrustning med den erforderliga kraften.

Översikt över kiselfria enheter

Vissa solpaneler tillverkade med sällsynta och dyra metaller har en effektivitet på mer än 30%. De är många gånger dyrare än sina kisel motsvarigheter, men ändå har de ockuperat en högteknologisk handelsnisch tack vare deras speciella egenskaper.

Sällsynta metallpaneler

Det finns flera typer av solpaneler tillverkade av sällsynta metaller, och inte alla har en effektivitet högre än för enkristall-kiselmoduler.

Förmågan att arbeta under extrema förhållanden gör det möjligt för tillverkare av sådana solpaneler att producera konkurrenskraftiga produkter och bedriva ytterligare forskning.

Kadmium telluridpaneler används aktivt för att möta byggnader i ekvatorial- och arabiska länder, där deras yta värms upp till 70-80 grader på eftermiddagen

De huvudsakliga legeringarna som används för tillverkning av fotovoltaiska celler är kadmium tellurid (CdTe), indiumkobbergaliumselenid (CIGS) och indiumkopperselenid (CIS).

Kadmium är en giftig metall, och indium, gallium och tellurium är ganska sällsynta och dyra, så massproduktionen av solpaneler baserad på dem är till och med teoretiskt omöjlig.

Effektiviteten för sådana paneler ligger på nivån 25-35%, även om de i undantagsfall kan uppgå till 40%. Tidigare användes de främst inom rymdindustrin, men nu har en ny lovande riktning dykt upp.

På grund av stabil drift av sällsynta metallcellsceller vid temperaturer på 130-150 ° C används de i solvärmekraftverk. I detta fall koncentreras solstrålarna från tiotals eller hundratals speglar på en liten panel, som samtidigt genererar elektricitet och säkerställer överföring av termisk energi till vattenvärmeväxlaren.

Som ett resultat av uppvärmningen av vattnet bildas ånga, vilket får turbinen att rotera och alstra el. Således omvandlas solenergi till elektrisk energi samtidigt på två sätt med maximal effektivitet.

Polymer och organiska analoger

Fotovoltaiska moduler baserade på organiska och polymerföreningar började utvecklas först under det senaste decenniet, men forskare har redan gjort betydande framsteg. Europeiska företag visar mest framsteg Heliatek, som redan har utrustat flera höghus med organiska solpaneler.

Tjockleken på dess filmkonstruktion av rulltyp HeliaFilm är bara 1 mm.

Vid tillverkning av polymerpaneler används ämnen såsom kol-fullerener, kopparftalocyanin, polyfenylen och andra. Effektiviteten hos sådana solceller når redan 14-15% och produktionskostnaden är flera gånger mindre än kristallina solpaneler.

Frågan om nedbrytningsperioden för det organiska arbetsskiktet är akut. Hittills är det inte möjligt att på ett tillförlitligt sätt bekräfta effektiviteten efter flera års drift.

Fördelarna med organiska solpaneler är:

• möjligheten till miljövänlig bortskaffning;
• låg produktionskostnad;
• flexibel design.

Nackdelarna med sådana fotoceller inkluderar den relativt låga effektiviteten och bristen på tillförlitlig information om perioderna med stabil drift av panelerna. Det är möjligt att om 5-10 år kommer alla nackdelar med organiska solceller att försvinna, och de kommer att bli allvarliga konkurrenter för kiselskivor.

Vilken solpanel ska du välja?

Valet av solpaneler för hus på en latitud 45-60 ° är inte svårt. Här är det värt att överväga endast två alternativ: polykristallina och enkristalliga kiselpaneler.

Om det råder brist på utrymme är det bättre att föredra mer effektiva modeller med ensidig kristallorientering, med ett obegränsat område rekommenderas det att köpa polykristallina batterier.

Du bör inte lita på prognoserna från analytiska företag för utvecklingen av marknaden för solpaneler, eftersom deras bästa prover kanske inte har uppfunnits än

Att välja en specifik tillverkare, den erforderliga kapaciteten och ytterligare utrustning är bättre med deltagande av chefer för företag som är involverade i försäljning och installation av sådan utrustning. Du bör vara medveten om att kvaliteten och priset på fotovoltaiska moduler hos de största tillverkarna skiljer sig lite.

Observera att när du beställer en nyckelfärdig utrustning kommer kostnaden för själva solpanelerna endast att vara 30-40% av det totala. Återbetalningsperioderna för sådana projekt är 5-10 år och beror på nivån på energiförbrukning och möjligheten att sälja överskottssel till stadsnätet.

Vissa hantverkare föredrar att montera solpaneler med sina egna händer. På vår webbplats finns artiklar med en detaljerad beskrivning av tillverkningstekniken för sådana paneler, deras anslutning och arrangemang av solvärmesystem.

Vi råder dig att bekanta dig med:

1. Hur man gör ett solbatteri med dina egna händer: självmonteringsinstruktion
2. Solvärmesystem: analys av värmeteknologi baserad på solsystem
3. Anslutningsdiagram för solpaneler: till regulatorn, till batteriet och till servicsystemen

Slutsatser och användbar video om ämnet

De presenterade videorna visar driften av olika solpaneler under verkliga förhållanden. De kommer också att hjälpa till att förstå problemen med att välja relaterad utrustning.

Regler för att välja solpaneler och relaterad utrustning:

Typer av solpaneler:

Testning av enkristalliga och polykristallina paneler:

För befolkningen och små industrianläggningar finns det inget verkligt alternativ till kristallina kiselpaneler. Men takten i utvecklingen av nya typer av solpaneler tillåter oss att hoppas att solens energi snart kommer att bli den viktigaste källan till el i många hus på landet.

Vi erbjuder alla intresserade av frågan om att välja och använda solpaneler för att lämna kommentarer, ställa frågor och delta i diskussioner. Kontaktformuläret finns i det nedre blocket.