Моно солнечные батареи. Сравнение монокристаллических и поликристаллических солнечных батарей. Что лучше - монокристаллическая или поликристаллическая солнечная батарея

При выборе гелиобатарей нужно обращать внимание как на их рабочие параметры (КПД, мощность, выходное напряжение и т.д.), так и на тип используемых в них фотоячеек. Сегодня наиболее распространенными являются солнечные панели на ячейках из моно- и поликристаллического кремния, поэтому выбор обычно делается между этими двумя типами.

И, несмотря на то, что принцип работы у них одинаков, поликристаллические и монокристаллические фотоэлементы различаются между собой достаточно сильно. Причем речь идет не только о фактических параметрах (например, КПД). Различия есть и в поведении ячеек при эксплуатации в различных условиях.

Внешний вид

Тем не менее, внешний вид – первое, что бросается в глаза. Моноячейки имеют форму квадрата со срезанными углами и однородную поверхность. Связано это с особенностями производства и кристаллической структуры монокристаллов. При выращивании кристаллов кремния получаются заготовки цилиндрической формы, которые после дальнейшей обработки нарезаются на такие «псевдоквадратные» пластины. А равномерность поверхности определяется строгой кристаллической структурой заготовки.

Поликристаллические ячейки обладают ровной квадратной формой. При их производстве на промежуточном этапе получают призматические заготовки, которые нарезаются на квадратные (или прямоугольные) пластины. Их внешняя поверхность неоднородна из-за полиструктуры кремния.

Отсюда вытекает первое различие между модулями на моно- и полиячейках. Это плотность заполнения. Поликристаллические элементы заполняют всю полезную площадь батареи, тогда как между моноэлементами остаются незадействованные пустоты. Это означает, что, несмотря на разницу в КПД отдельных ячеек, производительность полимодуля на единицу площади может оказаться выше.

Производительность и рабочие особенности

Солнечные батареи с моноячейками обычно обладают большей рабочей эффективностью. Связано это с тем, что КПД моноэлемента выше КПД полиячейки. Несмотря на то, что разница эта не слишком велика в процентном соотношении, для солнечных электростанций она может иметь решающее значение, поскольку производительность батареи должна соответствовать параметрам системы.

Кроме того, монокристаллы более эффективно работают при отрицательных температурах. Поэтому если планируется использовать солнечные батареи в зимний период (или же круглогодично), то стоит остановить выбор именно на таком варианте. Однако поликристаллические элементы чуть лучше зарекомендовали себя в условиях облачности и пасмурной погоды. Из-за неоднородной структуры поверхности они несколько эффективнее улавливают рассеянный свет, поэтому больше подходят для межсезонного применения. Впрочем, с развитием технологий производства моноэлементов разница в падении производительности стала гораздо меньше.

Еще один аспект – старение ячеек. Иными словами, потеря производительности с течением времени. Для монобатарей этот показатель несколько ниже, что связано с равномерностью их структуры. Так, если моноячейки стареют за 25 лет примерно на 20%, то для полимодулей падение эффективности может достигать 30%.

Цена

Солнечные батареи на разных фотоэлементах обладают и различной стоимостью. Расценки на монокристаллические панели несколько выше (обычно в пределах 10%), что связано с более дорогостоящим технологическим процессом и необходимостью использовать кремний высокой чистоты.

Таким образом, прежде чем решать, какие именно модули выбрать, нужно определиться с условиями их использования, местом установки и размерами бюджета. По сути, солнечной электростанции безразлично, какая именно панель производит для нее ток, главное – показатели выходной мощности и напряжения. А эти значения могут быть одинаковыми и для изделий на разных типах ячеек, отличаться они будут только площадью поверхности. Поэтому если габариты не критичны, то можно приобрести солнечные батареи той же производительности (на поликристаллах), но с чуть большей площадью, стоить они будут несколько дешевле.

Вы уже приняли для себя решение о покупке солнечной электростанции, но не уверены что лучше моно или поликристалл? В этой статье мы разберем все плюсы и минусы технологий.

Поликристаллические солнечные панели. Мифы и заблуждения

Конечно, каждый продавец и производитель заинтересован продать именно свой товар, а поэтому относительно некоторых технологий на рынке сформировались устойчивые заблуждения. Технология поликристаллического кремния не исключение и имеет характерные отличия от монокристаллического, чистого кремния. Отсюда многие особенности поли – батарей чаще интерпретируются как преимущества. Но так ли это? Вот некоторые утверждения продавцов, продающих солнечные панели :

• «Поликристаллический кремний лучше работает в пасмурную погоду!»
• «Ресурс работы поли - модулей такой же как у монокристалла.»
• «Поликристаллические солнечные батареи дешевле, а значит доступней»

Стоит заметить, что первое утверждение само по себе говорит о том, что Вы общаетесь не с профессионалом. Кремниевые солнечные батареи в пасмурную погоду имеют практически одинаковые показатели, не зависящие от технологии. Таким качеством, как «эффективная работа при низкой инсоляции» могут гордиться «не кремниевые», аморфные солнечные батареи, суммарная эффективность которых колеблется около 6-9%.

Poli - элементы действительно немного дешевле, так как процесс производства их не трудоемок и быстр. Но учитывая тот факт, что эффективность их на 15-25% ниже, для достижения выработки сравнимой с MONO - технологией площадь изделий должна быть больше. А значит выше расходы на изделие (стекло, коробка, корпус) и транспортные расходы. Выше становятся и расходы по монтажу изделий, затраты на крепежные элементы и коммутацию. Что будет дешевле для Вас - считайте сами, но первоначальная цена изделий это еще не солнечная электростанция.

Ресурс работы их тоже преувеличен. Поли – кристаллы солнечных элементов снижают эффективность значительно в более короткий период, по сравнению с «чистым кремнием».

Разберем теперь заблуждения, касающиеся mono - кристаллических солнечных элементов.

Солнечные батареи для дома – самой высокой эффективности!

Неоспоримы преимущества монокристаллических солнечных батарей. Но незначительные колебания в цене воспринимаются конечным покупателем не всегда правильно. Солнечные батареи для дома , типа mono, действительно немного дороже и встречается не у всех производителей и продавцов.

Панели из монокристаллического кремния имеют ряд преимуществ:

• Более компактные габаритные размеры на Ватт вырабатываемой мощности;
• Продолжительный ресурс эксплуатации с минимальной потерей эффективности кристалла (не более 20%, за 25 лет);
• Наивысшую эффективность преобразования энергии (из солнечной в электрическую).

Разве этого недостаточно, что бы сделать выбор в сторону более совершенной и эффективной технологии?

На что нужно в первую очередь обращать внимание при покупке гелиобатарей? Конечно же, это коэффициент полезного действия, их мощность, а так же напряжение на выходе. На сегодняшний день самыми популярными считаются батареи типа монокристалл и поликристалл. Именно по этой причине выбор чаще всего стоит между ними. Не смотря на то, что принцип их действия идентичен, различаются они очень сильно, причем это заключается не, только в КД, но и в функционировании ячеек в зависимости от условий.

Как выглядят монокристаллические и поликристаллические солнечные модули: что лучше

Первое что бросается в глаза – внешний вид батарей . Ячейки монокристаллической батареи обладают формой квадрата, срезанными углами и поверхность однородного типа. Эти данные связаны с производственными особенностями структуры монокристаллов. В процессе выращивания кремния выходят заготовки цилиндрического типа, которые уже потом в процессе изготовления получают форму так называемых квадратов.

Что касается поликристаллической батареи, то ее форма ровная и квадратная. В процессе производства на определенном этапе получаются призматические заготовки, которые после нарезают на квадраты или прямоугольники. Из-за особенностей структуры кремния, поверхность такой батареи неоднородна.

Здесь и появляется первое различие между двумя типами ячеек – это плотность заполнения.

Так, например, поликристаллические компоненты заполняют всю нужную площадь батареи, когда в другом типе остаются пробелы, которые не задействуются. Именно по этой причине можно сказать, что поликристаллы обладают продуктивностью на несколько процентов выше.

Пленочные солнечные батареи: основные отличия

Можно сразу понять, что пленочные рулонные солнечные батареи имеют большое количество отличий от кристаллических вариантов. Первое на что следует обратить внимание, это их толщина, она составляет меньше 1мкм, кроме того они очень гибкие, это качество позволяет расположить их на любых поверхностях, даже на цилиндрических.

Кроме этих достоинств пленочные батареи обладают следующими преимуществами:

• Они сохраняют рабочие параметры даже при рассеянном свете, как итог их суммарная энергия повышается на 15% по отношению к кристаллическим разновидностям;
• Обладают низкой себестоимостью, а значит, их покупка будет бюджетной;
• Их работа в высокомощных энергосистемах более эффективна;
• В условиях жаркого климата, батареи не снижают своей продуктивности;
• Имеют высокий показатель поглощения солнечного спектра в оптическом виде.

Конечно не смотря на все достоинства, как и любая другая установка, пленочные батареи обладают некоторыми недостатками. Сюда можно занести большие размеры, по отношению к кристаллическим панелям, пленочные занимают площадь практически в 3 раза больше. Еще одним недостатком станет то, что для использования таких батарей требуются контроллеры высоковольтного типа.

Бывают ли дешевые солнечные панели

Специалисты и ученые стремятся создать батареи, которые станут широко доступными для всего населения. Небольшими, но успешными шагами они приближаются к этой цели и при этом каждый раз совершенствуют материалы, которые используются в данной технологии. Конечно, существуют и такие производители, которые халатно относятся к товару, который предлагают покупателям и заведомо продают низкокачественную продукцию. Именно в этом заключается основная проблема, если вы вдруг захотели приобрести недорогую солнечную батарею.

Не только жители РФ, но и стран Европы убедились в том, что недорогие установки предлагают китайские производители. Можно заметить, что именно китайские производители заполонили рынок солнечных батарей, заставив при этом признать себя банкротами многие крупные компании, которые просто не выдержали конкуренции с китайцами.

Если верить специалистам, то солнечные батарей, которые предлагает Китай по низким ценам, это всего, лишь ширма, так как они поставляют их по себестоимости, чтобы создать искусственный интерес к своей продукции.

Так, например вы должны знать, какие товары могут быть бюджетными, а какие нет. Дешевые монокристаллические панели найти вряд ли удастся, так как эти типы включают в себя самые мощные элементы. Поэтому очень важно знать какие характеристики включает в себя установка.

С другой стороны существуют компании гиганты, которые благодаря субсидиям государства снижают стоимость на те солнечные батареи, которые они производят. К таким можно отнести крупные немецкие и конечно же российские производства. Если же вы решились на приобретение китайской продукции, то лучше отдать предпочтение какой-то известной фирме, которая уже оправдала свое имя на рынке.

Что такое солнечная батарея? Это генератор фотоэлектрического типа с постоянным током, который преобразует солнечную энергию в электрическую. В таких батареях используются кремниевые модули -полупроводники.

Для того чтобы выбрать солнечную батарею для дома вам потребуется обратить внимание на несколько наших советов.

А именно:

1. Во время приобретения системы солнечной батарей, учтите, что она должна подходит к вашему дому. Во-первых, большую роль играет климат вашей местности. От него будет зависеть продолжительность солнечного света над домом и естественно и время накопительного режима. Для того чтобы определить насколько ваша территория подходящая потребуется воспользоваться картой освещенности.
2. Учтите то количество тепла, которое вы желаете получить в конечном итоге. Самым оптимальным вариантом станет батарея, которая сможет покрыть примерно 40-80 потребностей в тепле. Системы, которые обладают меньшей эффективностью, будут стоить на порядок дороже. Так же нужно учесть проектировку и возможности всей системы. Это сможет гарантировать вам устойчивость установки при форс-мажорных случаях. Все эти расчеты лучше доверит специалистам.
3. Обязательно обратите внимание на изготовителя батареи, а так же на материал, который использовался в производстве фотоэлектронного элемента модуля. Здесь может быть как моно, так и поликристаллический кремний. Именно от этих качеств будет зависеть не только цена, но и КПД, а так, же срок службы установки.

Следуя этим советам, вы сможете подобрать именно тот тип установки, который подойдет именно к вашей территории. Но все, же лучше чтобы вашими расчетами занимались люди связанные с данной сферой деятельности.

Какие солнечные батареи лучше: монокристалл или поликристалл (видео)

Напоследок, можно добавить еще несколько советов. Лучше всего отдавать предпочтение монокристаллическому кремнию, так как его продуктивность увеличивается до 20%. Часто в продаже можно встретить солнечные батареи, которые имеют название мультикристалические. Не стоит поддаваться на эту рекламу, так как такое название они получили только для того, чтобы ввести покупателя в заблуждение. Что касается поликристаллических батарей, то судя по отзывам, во второй сезон их продуктивность уменьшается, пример тому садовые фонарики.

Перед покупкой солнечных панелей, в первую очередь, требуется определиться с их типом. При выборе конкретной модификации, как правило, учитывается весь спектр параметров и характеристик. В данной статье будут рассмотрены основные параметры солнечных батарей для домашнего использования, их преимущества и недостатки, а также целесообразность использования выбранной конструкции.
Отметим также, что сам термин солнечные панели имеет ряд синонимичных значений, таких как солнечные модули и солнечные батареи – все это представляет класс фотоэлетрических солнечных элементов, использующихся для получения электроэнергии.

Свойства кристаллического кремния

На сегодняшний момент подавляющее большинство преобразователей непосредственно энергии солнечных лучей в электрическую энергию изготовлены из кремния. Батареи, изготовленные с применение в качестве основы монокристаллического кремния составили 95% рынка поставок монокристаллические солнечные панелей для использования в частном фонде.

Для применения в фотоэнергетике используется кремний различной степени чистоты. Данный параметр характеризует упорядоченность молекул элемента в кристаллической решетке. Чем более упорядочена структура кремния, тем выше производительность устройств на его основе. в основном зависят именно от этого фактора.

Достижение высокой степени упорядоченности структуры кремния дорогостоящий технологический процесс. Следовательно, степень чистоты кристалла кремния не всегда является определяющим фактором. Более значимые параметры при выборе солнечных батарей – это эффективность использования поверхности конструкции и пространства, общая экономическая эффективность.

Таким образом, можно сделать заключение о том, что кристаллический кремний — это основа всех фотоэлектрических элементов, которые подразделяются на моно- и поликристаллические.

Монокристаллические солнечные панели

Отличительной чертой фотоэлементов, произведенных из монокристаллического кремния (mono-Si) служат однородность цвета поверхности и внешнего вида в целом. Данные параметры определяет размерность зерен монокристалла. Слиток монокристаллического кремния выращивается на производстве из исходного сырья и имеет достаточно высокие показатели по частоте и структурированности кристаллической решетки.
Фотоэлементы, использующиеся в монокристаллические солнечные панелях, изготавливаются из слитков кремния цилиндрической формы. При этом слиток обрезается со всех сторон для повышения эксплуатационных характеристик и снижения затрат. Этот процесс определяет внешний вид монокристаллов солнечных панелей и делает его достаточно однотипным. Так получаем монокристаллические солнечные батареи.

Таким образом, основное отличие внешнего вида поликристаллических солнечных батарей от аналогов из монокремния – это форма панелей. У монокристаллических конструкций они имеют форму псевдоквадрата.

Достоинства монокристаллических солнечных панелей заключаются в следующем:

• — Высокая эффективность , объясняющаяся высокой структурированностью материала. Производительность таких конструкций составляет от 17 до 22%.

• — Снижение габаритных размеров конструкции для обеспечения заданного значения энергии в сравнении с аналогами при те же остальных характеристиках. Т.е. для получения количества энергии в 10 Вт, требуется панель из моно-кремния наименьшего размера.

• — Максимальная долговечность среди всех типов панелей. При грамотном использовании монокристаллические солнечные панели достаточно купить и установить 1 раз за 25 лет.

Недостатки монокристаллических солнечных батарей:

• — Высокая стоимость монокристаллических солнечных панелей. Если цена куда более определяющий фактор, чем долговечность и энергоэффективность, то разумнее остановить выбор на других типах панелей, в частности, поликристаллических.

• — даже незначительная загрязненность панели или тень, закрывающая часть конструкции, могут стать причиной потери производительности всей цепочки. Для устранения данного недостатка целесообразно использовать микроинверторы, предназначенных для уравнивания характеристик работы всей цепи в следствие неравномерной освещенности.

Поликристаллические солнечные панели

Солнечные батареи, изготовленные из поликристаллического кремния, известны на рынке энергопреобразующих товаров с 1981 года. Для их производства не требуется усложненного технологически процесса выращивания монокристаллов по методу Чохральского. Достаточно расплавить кремниевое сырье и залить его в специальные формы для выплавки. После чего блоки нарезаются на пластины квадратной формы. В итоге получаются поликристаллические солнечные батареи.

Достоинства поликристаллические батарей:

• — общее снижения уровня затрат при производстве. В частности, значительно снижается количество производимых отходов, что дополнительно снижает затраты на переработку и утилизацию.

• — меньший процент брака при изготовлении.

Но при этом поликристаллические солнечные панели обладают следующими недостатками:

• -Поликристаллические солнечные панели менее устойчивы к воздействию высоких температур, в отличие от аналогов, произведенных из монокристаллического кремния. Воздействие чересчур высоких температур негативно влияет на производительность конструкции и на ее долговечность. Но так как влияние данного эффекта на характеристики в целом незначительно, акцентировать на нем внимание не стоит.

• — производительность составляет от 14 до 18%, что примерно на 5% ниже показателей батарей из монокристаллов.

• — эффективность использования пространства при установке поликристаллических солнечных батарей также ниже, чем у аналогов. Для получения тех же показателей энергетических характеристик требуется задействовать большую площадь.

• — неоднородность внешнего вида конструкции. При использовании специальных просветляющих покрытий данный недостаток становится фактически незаметным.

Характеристика тонкопленочных панелей.

Аморные солнечные батареи

Производственный процесс тонкопленочных панелей заключается в вакуумном напылении фотоэлектрического материала в виде тонкой пленки на подложку-основу. В зависимости от требуемых характеристик используются различные типы подложек и виды напыляемых веществ. В частности, материалами для напыления тонких пленок служат: аморфный кремний (a-Si), теллурид кадмия (CdTe), медь, индий, галлий, соединения селена — селениды (CIS/CIGS), различные органические элементы (OPC)

КПД тонкопленочных солнечных батарей зависит от качества и чистоты технологического процесса и составляет от 7 до 13%. При развитии технологии и внедрении инновация прогнозируемый рост КПД составит 3%. В 2000-х годах рынок тонкопленочных панелей значительно вырос. Это связано с развитием технологии напыления тонких пленок и развитием уровня производства в целом. Таким образом, купить солнечные батареи становится все проще, а их цена становится все доступнее.

Достоинства тонкопленочных батарей:

• — низкая себестоимость производства, следовательно, более низкая цена на панели в целом.

• — эстетичный внешний вид конструкции, обусловленный высокой однородностью.

• — возможность изготовления гибких конструкций

• — количество потерь производительности при нагреве или непрямом освещении снижено.

При этом тонкопленочные конструкции имеют и ряд недостатков:

• — необходима достаточно большая площадь монтажа конструкции для обеспечения преобразования требуемого количества солнечной энергии.

• — установка большего количества панелей требует дополнительной крепежной фурнитуры и повышения затрат на установку.

• — срок службы таких панелей ниже, чем у кристаллических аналогов.

И все же какие панели наиболее являются наиболее подходящими для использования именно в частном домовладении для обеспечения электроэнергией дома или коттеджа?

В решении данного вопроса не помешает консультация специалистов в области фотоэлектронных преобразователей солнечной энергии и проведение количественной и качественной оценки всех факторов: от площади до освещения поверхности монтажа. Такая консультация позволит вам определить, что именно вам требуется.

• При недостатке площадей для установки обратите внимание на монокристаллические батареи с максимальным КПД. К сожалению на сегодняшний момент на российском рынке фотоэлектронных товаров, в частности, преобразователей, выбор элементов ограничен и, скорее всего, как и выбор модулей требуемой конструкции или состава пленки. В таком случае вам может потребоваться произвести заказ модулей из-за рубежа, либо купить их в России по предварительному заказу. Однако в данном случае цена на батареи будет выше.

• Если более важное значение имеет именно ценовой диапазон материалов и работ, то лучший вариант – использование конструкций на поликристаллических пластинах. Они позволят обеспечить достаточно хорошие показатели по производительности и при этом сэкономить некоторое количество средств.

• При выборе тонкопленочных панелей не забывайте учитывать требования по монтажу. Стоимость дополнительных монтажных работ значительно повлияет на итоговую смету.

• Определившись с типом и размерами солнечных батарей, вам останется осуществить закупку требуемых блоков, произвести монтаж и наслаждать использованием одного из самых экологически безопасных способов получения электроэнергии для бытовых нужд.

Сравнение монокристаллических и

Итак, какая солнечная батарея лучше - монокристаллическая или поликристаллическая? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно сначала разобраться, а чем же они отличаются?

На фото ниже представлены два основных типа:

Первое, что бросается в глаза, это внешний вид. У монокристаллических элементов углы скругленные и поверхность однородная. Скругленные углы связаны с тем, что при производстве монокристаллического кремния получают цилиндрические заготовки. Однородность цвета и структуры монокристаллических элементов связана с тем, что это один выращенный кристалл кремния, а кристаллическая структура является однородной.

В свою очередь, поликристаллические элементы имеют квадратную форму из-за того, что при производстве получают прямоугольные заготовки. Неоднородность цвета и структуры поликристаллических элементов связана с тем, что они состоят из большого количества разнородных кристаллов кремния, а также включают в себя незначительное количество примесей.

Второе и наверное главное отличие - это эффективность преобразования солнечной энергии. Монокристаллические элементы и соответственно панели на их основе имеют на сегодняшний день наивысшую эффективность - до 22% среди серийно выпускаемых и до 38% у используемых в космической отрасли. Монокристаллический кремний производится из сырья высокой степени очистки (99,999%).

Серийно выпускаемые поликристаллические элементы имеют эффективность до 18%. Более низкая эффективность связана с тем, что при производстве поликристаллического кремния используют не только первичный кремний высокой степени очистки, но и вторичное сырье (например, переработанные солнечные панели или кремниевые отходы металлургической промышленности). Это приводит к появлению различных дефектов в поликристаллических элементах, таких как границы кристаллов, микродефекты, примеси углерода и кислорода.

Эффективность элементов в конечном счете отвечает за физический размер солнечных панелей. Чем выше эффективность, тем меньше будет площадь панели при одинаковой мощности.

Третье отличие - это цена солнечной батареи. Естественно, цена батареи из монокристаллических элементов немного выше в расчете на единицу мощности. Это связано с более дорогим процессом производства и применением кремния высокой степени очистки. Однако это различие незначительно и составляет в среднем около 10%.

Итак, перечислим основные отличия монокристаллических и поликристаллических солнечных батарей:

Внешний вид. Эффективность. Цена.

Как видно из этого перечня, для солнечной электростанции не имеет ни какого значения, какая солнечная панель будет использоваться в ее составе. Главные параметры - напряжение и мощность солнечной панели не зависят от типа применяемых элементов и зачастую можно найти в продаже панели обоих типов одинаковой мощности. Так что окончательный выбор остается за покупателем. И если его не смущает неоднородный цвет элементов и немного большая площадь, то вероятно он выберет более дешевые поликристаллические солнечные панели. Если же эти параметры имеют для него значение, то очевидным выбором будет немного более дорогая монокристаллическая солнечная панель.

В заключении хочется отметить, что по данным Европейской ассоциации EPIA в 2010 году производство солнечных батарей по типу применяемого в них кремния распределилось следующим образом:

1. поликристаллические - 52,9%

2. монокристаллические - 33,2%

3. аморфные и пр. - 13,9%

Т. е. поликристаллические солнечные батареи по объему производства занимают лидирующие позиции в мире.