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

Алтернативна енергија се у Европи развија до максимума, показујући своје обећање са резултатима.Појављују се нови типови соларних панела и њихова ефикасност се повећава.

Ако желите да обезбедите рад индустријске зграде или стамбених просторија користећи соларну енергију, прво морате научити о разликама између опреме и разумети који соларни панели су погодни за климатске услове одређеног региона.

Ми ћемо вам помоћи да решите овај проблем. У чланку се разматра принцип рада фотоелектричних претварача и даје преглед различитих типова соларних ћелија са назнаком њихових карактеристика, предности и мана. Након што се упознате са материјалом, моћи ћете да направите прави избор за уређење ефикасног соларног система.

Принцип рада соларних панела

Велика већина соларних панела су, у физичком смислу, фотонапонски претварачи. Ефект генерисања електричне енергије се јавља на месту п-н споја полупроводника.

Основу трошкова соларних панела чине силиконске плочице, али када их користите као нон-стоп извор електричне енергије, мораћете додатно да купујете скупе батерије

Панел се састоји од две силиконске плочице различитих својстава. Под утицајем светлости, један од њих развија недостатак електрона, а други - њихов вишак.Свака плоча има бакарне проводничке траке које су повезане на претвараче напона.

Индустријски соларни панел се састоји од више ламинираних фотонапонских ћелија повезаних заједно и монтираних на флексибилну или круту подлогу.

Ефикасност опреме у великој мери зависи од чистоће силицијума и оријентације његових кристала. Управо ове параметре инжењери покушавају да побољшају током протеклих деценија. Главни проблем са овим је висока цена процеса који су у основи пречишћавања силицијума и распореда кристала у једном правцу по целој плочи.

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

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

Врсте фотоелектричних претварача

Индустријски соларни панели се класификују према својим дизајнерским карактеристикама и врсти радног фотонапонског слоја.

Постоје ове врсте батерија у зависности од типа уређаја:

• флексибилне плоче;
• крути модули.

Флексибилни танкослојни панели постепено заузимају све већу нишу на тржишту због своје разноврсности монтаже, јер се могу уградити на већину површина са различитим архитектонским облицима.

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

На основу типа радног фотонапонског слоја, соларне батерије се деле на следеће типове:

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

Нису сви типови соларних панела од интереса за општег потрошача, већ само прва два кристална подтипа.

Иако неке друге врсте панела имају високу ефикасност, оне се не користе широко због високе цене.

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

Затим ће се детаљно говорити о соларним панелима који су од највећег интересовања потрошача.

Карактеристике панела на бази силицијума

Силицијум за соларне ћелије се прави од кварцног праха - млевених кристала кварца. Најбогатија налазишта сировина су у Западном Сибиру и Средњем Уралу, тако да су изгледи за ову област соларне енергије готово неограничени.

Чак и сада, кристални и аморфни силицијумски панели већ заузимају више од 80% тржишта. Због тога је вредно размотрити их детаљније.

Монокристални силиконски панели

Модерне монокристалне силиконске плочице (моно-Си) имају уједначену тамноплаву боју по целој површини. За њихову производњу користи се најчистији силицијум. Монокристалне соларне ћелије имају највишу цену међу свим силицијумским плочицама, али обезбеђују и најбољу ефикасност.

Велики монокристални соларни панели са ротирајућим механизмима савршено се уклапају у пустињске пејзаже. Постоје услови за максималну продуктивност

Високи трошкови производње су због тешкоћа оријентисања свих кристала силицијума у ​​истом правцу. Због ових физичких својстава радног слоја, максимална ефикасност је обезбеђена само када су сунчеви зраци окомити на површину плоче.

Монокристалне батерије захтевају додатну опрему која их аутоматски ротира током дана како би раван панела била што је могуће окомитија на сунчеве зраке.

Слојеви силицијума са једностраним кристалима исечени су од цилиндричног металног блока, тако да готови фотонапонски блокови изгледају као квадрат заобљен на угловима.

Предности монокристалних силицијумских батерија укључују:

1. Висока ефикасност са вредношћу од 17-25%.
2. Компактност - мања површина опреме по јединици снаге у поређењу са поликристалним силиконским панелима.
3. Трајност — обезбеђује се довољна ефикасност производње електричне енергије до 25 година.

Постоје само два недостатка таквих батерија:

1. Висока цена и дугорочну отплату.
2. Осетљивост на загађење. Прашина распршује светлост, па се ефикасност соларних панела обложених њоме нагло смањује.

Због потребе за директном сунчевом светлошћу, монокристална постављају се соларни панели углавном на отвореним површинама или на висинама. Што је подручје ближе екватору и што има више сунчаних дана, пожељније је инсталирати ову врсту фотонапонских елемената.

Поликристалне соларне ћелије

Поликристални силиконски панели (мулти-Си) имају плаву боју која је неуједначена у интензитету због разноврсне оријентације кристала. Чистоћа силицијума који се користи у њиховој производњи је нешто нижа од оне монокристалних аналога.

Вишесмерни кристали обезбеђују високу ефикасност у дифузној светлости - 12-18%.Нижи је него у једносмерним кристалима, али у облачним временским условима такви панели су 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 се њихова усмереност не контролише. Након хлађења, силицијум се сече на слојеве и обрађује према посебном алгоритму.

Поликристалне плоче не захтевају сталну оријентацију према сунцу, тако да се кровови кућа и индустријских зграда активно користе за њихово постављање.

Током дана, уз слабу облачност, предности соларних панела од аморфног силицијума неће бити приметне, њихове предности се откривају само под густим облацима или у хладу (+)

Предности соларних ћелија са вишесмерним кристалима укључују:

1. Висока ефикасност у условима дифузне светлости.
2. Могућност трајне уградње на крововима зграда.
3. Нижа цена у поређењу са монокристалним панелима.
4. Трајање операције — пад ефикасности после 20 година рада је само 15-20%.

Поликристалне плоче такође имају недостатке:

1. Смањена ефикасност са вредношћу од 12-18%.
2. Релативна гломазност — потребно је више инсталационог простора по јединици снаге у поређењу са монокристалним аналогима.

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

Соларни панели од аморфног силикона

Механизам за производњу соларних панела од аморфног силицијума се суштински разликује од производње кристалних фотонапонских ћелија. Овде се не користи чисти неметал, већ његов хидрид чије се вруће паре таложе на подлогу.

Као резултат ове технологије, класични кристали се не формирају, а трошкови производње су нагло смањени.

Депоноване аморфне силицијумске соларне ћелије могу се монтирати или на флексибилну полимерну подлогу или на чврсту стаклену плочу

У овом тренутку већ постоје три генерације аморфних силиконских панела, од којих свака значајно повећава ефикасност. Ако су први фотонапонски модули имали ефикасност од 4-5%, сада се на тржишту широко продају модели друге генерације са ефикасношћу од 8-9%.

Најновији аморфни панели имају ефикасност до 12% и већ почињу да се појављују у продаји, али су и даље прилично скупи.

Због карактеристика ове производне технологије, могуће је направити слој силицијума и на крутој и на флексибилној подлози. Због тога се аморфни силицијумски модули активно користе у флексибилним танкослојним соларним модулима. Али опције са еластичном подлогом су много скупље.

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

Ефикасност батерија на бази аморфног силицијума се не смањује чак ни на високим температурама, иако су у овом параметру инфериорне у односу на панеле галијум арсенида.

По истој цени опреме, соларни панели од силицијум хидрида показују боље перформансе од својих моно- и поликристалних колега (+)

Да сумирамо, можемо истаћи следеће предности аморфних соларних панела:

1. Свестраност — могућност производње флексибилних и танких панела, монтаже батерија на било који архитектонски облик.
2. Висока ефикасност у дифузном светлу.
3. Стабилан рад на високим температурама.
4. Једноставност и поузданост дизајна. Такви панели се практично не ломе.
5. Одржавање перформанси у тешким условима — мањи пад перформанси када је површина прашњава него код кристалних аналога

Век трајања таквих фотонапонских ћелија, почев од друге генерације, је 20-25 година са падом снаге од 15-20%. Једини недостаци панела од аморфног силикона укључују потребу за већим површинама за смештај опреме потребне снаге.

Преглед уређаја без силицијума

Неки соларни панели, направљени од ретких и скупих метала, имају ефикасност већу од 30%. Они су неколико пута скупљи од својих силицијумских колега, али и даље заузимају високотехнолошку трговачку нишу због својих посебних карактеристика.

Ретки метални соларни панели

Постоји неколико врста ретких металних соларних панела, а нису сви ефикаснији од монокристалних силицијумских модула.

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

Кадмијум телуридне плоче се активно користе за облагање зграда у екваторијалним и арапским земљама, где се њихова површина током дана загрева до 70-80 степени.

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

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

Ефикасност таквих панела је на нивоу од 25-35%, иако 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 фотоћелија од ретких метала на температурама од 130-150°Ц, користе се у соларним термоелектранама. У овом случају, сунчеви зраци са десетина или стотина огледала су концентрисани на малом панелу, који истовремено генерише електричну енергију и обезбеђује пренос топлотне енергије на измењивач топлоте воде.

Као резултат загревања воде, формира се пара, која доводи до ротације турбине и стварања електричне енергије. На овај начин се соларна енергија претвара у електричну енергију истовремено на два начина са максималном ефикасношћу.

Полимери и органски аналози

Фотонапонски модули на бази органских и полимерних једињења почели су да се развијају тек у последњој деценији, али су истраживачи већ направили значајан напредак.Европска компанија показује највећи напредак Хелиатек, која је већ опремила неколико високих зграда органским соларним панелима.

Дебљина његове структуре филма у ролни је ХелиаФилм је само 1 мм.

У производњи полимерних панела користе се супстанце као што су угљенични фулерини, бакар фталоцијанин, полифенилен и друге. Ефикасност таквих фотонапонских ћелија већ достиже 14-15%, а трошкови производње су неколико пута мањи од кристалних соларних панела.

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

Предности органских соларних панела су:

• могућност еколошки безбедног одлагања;
• ниска цена производње;
• флексибилан дизајн.

Недостаци таквих фотонапонских ћелија 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, а оне ће постати озбиљни конкуренти силицијумским плочицама.

Који соларни панел изабрати?

Избор соларних панела за сеоске куће на географској ширини од 45-60 ° није тежак. Овде постоје само две опције које вреди размотрити: поликристални и монокристални силицијумски панели.

Ако постоји недостатак простора, боље је дати предност ефикаснијим моделима са једностраном кристалном оријентацијом, ако постоји неограничена површина, препоручује се куповина поликристалних батерија.

Не треба се ослањати на прогнозе аналитичких компанија за развој тржишта соларних панела, јер најбољи примери њих можда још нису измишљени

Боље је изабрати одређеног произвођача, потребну снагу и додатну опрему уз учешће менаџера компанија које се баве продајом и уградњом такве опреме. Треба знати да се квалитет и цена фотонапонских модула од највећих произвођача мало разликују.

Треба узети у обзир да ће приликом наручивања комплета опреме по принципу кључ у руке, трошкови самих соларних панела бити само 30-40% од укупног износа. Рок отплате за овакве пројекте је 5-10 година, а зависи од нивоа потрошње енергије и могућности продаје вишка електричне енергије у градску мрежу.

Неки мајстори више воле да склапају соларне панеле сопственим рукама. На нашој веб страници налазе се чланци са детаљним описом технологије производње таквих панела, њиховог повезивања и уређења система соларног грејања.

Саветујемо вам да прочитате:

1. Како направити соларну батерију својим рукама: упутства за самомонтажу
2. Соларни системи грејања: анализа технологија грејања заснованих на соларним системима
3. Шема повезивања за соларне панеле: на контролер, на батерију и сервисиране системе

Закључци и користан видео на тему

Представљени видео снимци приказују рад различитих соларних панела у реалним условима. Такође ће вам помоћи да разумете питања избора повезане опреме.

Правила за избор соларних панела и пратеће опреме:

Врсте соларних панела:

Испитивање монокристалних и поликристалних панела:

За становништво и мале индустријске објекте тренутно не постоји права алтернатива плочама од кристалног силикона.Али темпо развоја нових врста соларних панела омогућава нам да се надамо да ће соларна енергија ускоро постати главни извор електричне енергије у многим сеоским кућама.

Позивамо све заинтересоване за питање избора и коришћења соларних панела да оставе коментаре, постављају питања и учествују у дискусијама. Контакт образац се налази у доњем блоку.