Поликристаллические модули. Какие солнечные батареи лучше: монокристалл или поликристалл. Характеристика тонкопленочных панелей

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.

Итак, моно- или поликристаллический солнечный модуль - что лучше? Рассмотрим вопрос по порядку.

Что такое монокристаллическая солнечная батарея?

Монокристаллическая солнечная батарея представляет собой срез с единого кристалла кремния, полностью однородного и монолитного. Этот вид конструкции демонстрирует максимальную эффективность и значительно превосходит все аналоги по характеристикам, стабильности и долговечности.

Внешне их легко отличить от альтернативных конструкций - панели имеют черный цвет и по всей площади оснащены металлическими пластинками, расположенными в узловых точках решетки. Монокристаллические элементы имеют срезанные углы, поскольку изготовлены из заготовки цилиндрической формы. Если не устанавливать защитные элементы, между отдельными панелями будет накапливаться пыль, попадать и замерзать вода, что приведет к разрушению модуля.

Изготовление

Главное, чем отличаются монокристаллы от поликристаллов -это сложность в изготовлении . Монокристалл долго выращивается и требует для этого создания определенных условий.

Используется небольшой кусочек чистого кремния, который помещают в расплав.
Он становится основой для кристалла, который начинает расти, увеличиваться в размерах.
Когда его величина достигает заданных параметров, процесс останавливают, а полученный цилиндр нарезают на тонкие пластинки. Это и есть заготовки для монокристаллических солнечных панелей.
Затем их шлифуют, наносят защитное покрытие и устанавливают контактные проводники.
Последний этап - сборка отдельных фотоэлектрических элементов в солнечные модули с заданными параметрами.

Преимущества

К преимуществам монокристаллических панелей следует отнести:

эффективность, превышающая показатели всех остальных видов солнечных панелей. Она достигается за счет структурированности кремния, позволяющего добиться
малая площадь панелей по сравнению с другими конструкциями
долговечность монокристаллических панелей составляет до 25 лет, что не способны продемонстрировать альтернативные разновидности
способность работать в условиях низких температур
панели демонстрируют довольно высокую производительность даже в условиях слабой освещенности

Преимущества, которые показывают солнечные панели монокристаллические перед другими конструкциями, в значительной степени нивелируются их отрицательными качествами.

Недостатки

К недостаткам монокристаллических модулей относят:

высокая стоимость. Процесс производства занимает много времени, требует создания специфических условий роста кристаллов. Кроме того, приходится поддерживать эти условия в неизменном состоянии в течение длительного времени. Это увеличивает себестоимость конечной продукции, и снизить ее производителям пока не удается
чувствительность панелей к появлению загрязнений, затенения части поверхности. Это отрицательно воздействует на производительность всей сборки модулей, но может быть устранено установкой . Они выравнивают режим работы всех модулей, но еще больше увеличивают суммарную стоимость солнечных батарей

Основным недостатком, ограничивающим использование монокристаллов, является чрезмерно высокая цена . Пользователи, подсчитав сумму вложений, предпочитают более дешевые поликристаллы.

Стоимость

Цена монокристаллических малой мощности мало отличается от поликристаллических образцов. Например, 30-ваттный модуль стоит 2100 руб. против 1700 руб. для поликристаллической панели той же мощности.

Однако, с увеличением производительности и размера панели разница в стоимости заметно увеличивается. Учитывая необходимость приобретать несколько панелей, ценовое преимущество поликристаллов возрастает. При этом, преимущество монокристаллов по всем позициям никем не оспаривается, единственным критерием становится ценовой фактор.

Что такое поликристаллическая батарея

Поликристаллические солнечные батареи изготавливаются по другой технологии. Она значительно проще, что делает методику более предпочтительной как для производителей, так и пользователей. Несколько упрощенно, технологический процесс состоит из нескольких этапов:

нагрев кремния до точки плавления
розлив полученного расплава по формам
нарезка остывших брикетов на тонкие пластинки
шлифовка, нанесение токопроводящих дорожек
нанесение слоя защиты

Отсутствие длительного процесса естественного выращивания кристалла значительно ускоряет и упрощает процесс изготовления, но качество панелей получается намного ниже . Вся площадь фотоэлемента разделена на мельчайшие частицы. ориентированы в разные стороны. От этого процесс образования электронов при попадании фотонов света делается менее интенсивным.

КПД, который способны продемонстрировать поликристаллические панели, не превышает 12-18 % , что заметно ниже показателя монокристаллических компонентов.

Отличить внешне, монокристалл или поликристалл является базовым компонентом, очень легко. Если первый имеет черный цвет, то модули второго типа синие и не оснащены никакими дополнительными элементами на лицевой поверхности. В зависимости от производителя и особенностей технологии оттенок может быть более светлым или темным, но он всегда синий.

Преимущества

Если возникает вопрос - монокристаллические и поликристаллические солнечные модули, что лучше - надо детально рассмотреть их достоинства. Преимуществами поликристаллов считают:

более быстрый и экономичный способ изготовления
отставание по всем параметрам от монокристаллов не слишком значительное
стоимость поликристаллических модулей примерно на 20 % ниже, что при покупке больших партий создает большую экономию

Необходимо учитывать, что у некоторых производителей (например, у одного из лидеров мирового рынка компании Trina Solar) более высокие показатели демонстрируют поликристаллические. Они превосходят монокристаллы на 2,6 % по производительности, хотя по другим параметрам они примерно равны. Однако, у других производителей такого первенства не наблюдается.

Недостатки

К недостатками поликристаллических панелей принято относить:

КПД этих конструкций составляет всего 12-18 %
уровень производительности ниже
долговечность поликристаллов примерно такая же, но со временем показатель производительности заметно падает
размер панелей на 20 % больше, чем у монокристаллических модулей той же производительности. Это играет важную роль при необходимости разместить их в условиях ограниченного пространства - на крыше или иной поверхности

Необходимо учитывать, что недостатки поликристаллических панелей не настолько существенны, чтобы пользователи в массовом порядке отказались от их применения. Наоборот, спрос на эти конструкции гораздо выше , чем на все альтернативные разновидности. Он вызван оптимальным на сегодняшний день соотношением стоимости и параметров модулей.

Стоимость

Цены на поликристаллические солнечные батареи примерно на 10-15 % ниже, чем на монокристаллические модули. Это позволяет получить заметную экономию при создании полнофункциональной СЭС с набором приборов и большим количеством панелей.

Учитывая, что долговечность поликристаллических солнечных батарей составляет около 30 лет (хотя достоверной статистики на этот счет пока никто не собрал), общий порядок цен способствует однозначному выбору этих разновидностей. Кроме того, периодически панели приходится менять, и в этом вопросе более доступная стоимость определяет выбор пользователей. 100-ваттная панель стоит около 6000 руб, а 300-ваттная - около 18000 руб. Порядок цен зависит от производителя, у некоторых компаний ценовые запросы гораздо выше.

В чём же разница?

Итак, если имеется монокристаллическая и поликристаллическая солнечная панель, разница между ними находится в плоскости себестоимости и эффективности . Изготовление монокристаллов обходится дорого и требует большого количества времени. Другой тип панелей производится намного быстрее, что делает себестоимость гораздо ниже. Соответственным образом отличаются технические характеристики модулей.

Рассматривая поликристаллические или монокристаллические солнечные батареи, следует учитывать эти факторы и принимать во внимание условия эксплуатации модулей. Монокристаллы не переносят загрязнения лицевой поверхности, тогда как поликристаллы к этому более устойчивы. Сравнение этих видов производилось в лабораторных условиях, которые на практике организовать невозможно.

Какие модули выбрать?

Выбор оптимального варианта надо производить по сочетанию стоимости, качества и технических показателей. Руководствоваться только конструкцией - неправильно, такой подход может стать причиной нерационального расхода денег. Надо произвести потребностей дома в электроэнергии, прибавить необходимый запас на непредвиденные ситуации и на падение производительности с увеличением срока службы.

Солнечные батареи в последние десять лет перешли из разряда ноу-хау и дорогостоящей разработки с низкой эффективностью в прикладные и популярные сферы. Их можно использовать для подзарядки гаджетов в походе, а также применять в роли основного или резервного источника питания для бытовых помещений и не только. Кроме того, некоторые инженерные решения могут показаться необычными, например, использование в качестве дополнительного источника энергии на транспортных средствах.

Элемент, получающий электрическую энергию прямо от солнца в достаточном количестве, не способен давать ее постоянно. Ее нужно запасать в аккумуляторах, чтобы можно было использовать по необходимости в любое время.

Солнечные панели устроены по простой схеме, куда входят полупроводниковый фотоэлемент из кремния, соединительные провода и корпус. Лучи света воздействуют на свободные электроны фотоэлемента, заставляют их двигаться. Образующийся при этом ток по проводам поступает к нагрузке. Вместо нагрузки в цепь панели может быть включен аккумулятор, который обеспечивает электрической энергией потребители в ночное время суток, когда по погодным условиям интенсивность дневного освещения мала.

Устройство солнечные панели

Как монокристаллический модуль, так и ячейка на основе поликристаллов, в своем устройстве используют полупроводниковые пластины из кремния. Пластина монокристаллической панели состоит из одного полупроводникового кремниевого кристалла, а поликристаллическая панель использует структуру из множества кристаллов.

Конструкция и применение

По устройству все солнечные преобразователи разделяют на монокристаллические и поликристаллические. От конструктивного исполнения каждой панели зависит ее эффективность и стоимость. Мировые производители этих устройств используют в качестве рабочего тела кремний, теллурид кадмия и соединения на основе меди, индия, галлия, селена. Последними достижениями в этой области считаются батареи, рабочим материалом которых является арсенид галлия.

монокристаллические и поликристаллические панели

Отечественная промышленность для производства солнечных генераторов использует преимущественно кремниевые полупроводниковые пластины. Готовые модули, предназначенные для выработки электрического тока, объединяют своей конструкцией набор ячеек. Плоские панели устанавливают на специальные стеллажи с поворотными устройствами, при помощи которых в течение дня устанавливается максимально возможный угол падения лучей солнца на полупроводник. Дешевым, но менее эффективным вариантом является использование неподвижных конструкций, настроенных на определенный постоянный угол.

Важным элементом любой солнечной сборки являются аккумуляторы, которые накапливают электрическую энергию для использования ее ночью или в мало освещенное время суток. Дальше она из аккумуляторов поступает непосредственно в нагрузку, либо сначала на инвертор 12(24)–220 В, а затем к потребителю, в зависимости от его типа.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Генерировать солнечную энергию выгодно там, где в году много ярких дней. Большинство регионов РФ малопригодны для использования только энергии солнца. Солнечные генераторы чаще применяются лишь как добавочные устройства энергоснабжения.

Что такое монокристаллическая солнечная батарея

Мы уже упомянули о том, что панели бывают двух типов: поли- и монокристаллические. Для начала рассмотрим монокристаллический элемент – он дороже, но мощнее.

монокристаллический модуль

Особенности

Для такой батареи выращивается специальный монокристалл кремния по способу Чохральского. Этот материал стоит дороже, чем поликристаллическая пластина, но из-за своего высокого качества монокристаллический модуль имеет больший КПД. Монокристаллические солнечные панели, собранные из отдельных кремниевых ячеек, обладают эффективностью работы, которая равна примерно 20–22%.

Лучи света, попадая на поверхность монокристалла кремния, приводят свободные электроны к направленному движению. С обеих сторон кристалла к нему присоединены провода, идущие к потребителю.

КПД такой пластины достаточно высок, так как в ней лучи солнца не рассеиваются, а равномерно распределяются по всей поверхности кристалла. Площадь р-п перехода в пластине велика, за счет чего электроны проникают из одной части полупроводника в другую беспрепятственно.

устройство монокристаллических солнечных панелей

Стоимость

Технология выращивания монокристаллов полупроводника больших размеров довольно трудоемка, из-за чего цена такой батареи всегда выше, чем аналогичного изделия на основе поликристаллов. Разница в стоимости устройств – 10%, что является главным недостатком монокристаллической батареи.

Цена монокристаллической панели мощностью 150 Вт равна 5400 руб., а такая же по конструкции батарея мощностью 200 Вт стоит 11700 руб. Гораздо дороже устройства мощностью 230 Вт и 300 Вт

Что такое поликристаллическая батарея

Если основной элемент монокристаллической батареи – это искусственно выращенный монокристалл больших размеров, то другой вид светоприемников имеет полупроводниковый элемент поликристаллической структуры.

Считается, что для потребления энергии Солнца оптимальным вариантом являются поликристаллические солнечные батареи. Они дешевле своего монокристаллического аналога, так как для производства используют обрезки, оставшиеся после монокристаллических элементов. Кремний при изготовлении рабочего элемента поликристаллической панели просто охлаждается из горячего расплава, что не требует высоких затрат и сложных технологий.

По внешнему виду поликристалл кремния отличается от монокристалла неоднородностью цветовой гаммы, отливающей голубым и светло-синим цветом. Непрерывное совершенствование технологии производства приближает по качеству поликристаллические батареи к сборкам на монокристаллах.

Особенности

Кроме более низкой стоимости, поликристаллические модули отличаются от монокристаллов тем, что снижение их мощности по мере увеличения эксплуатационного периода происходит значительнее медленнее.

Очень важно и то, что при нагреве полупроводникового элемента поликристаллического типа он не так сильно снижает свои рабочие качества, как монокристаллы.

Стоимость

Поликристаллические солнечные элементы производителя SilaSolar мощностью 50 ватт и напряжением 12 В на момент написания статьи стоят 2790 руб. Такая же по устройству батарея этого же производителя, но на 100 ватт, имеет цену 4200 руб.

Сравнение поликристаллической и монокристаллической солнечных батарей

Когда потребитель делает выбор между различными по конструкции световыми модулями, он старается дать ответ на вопрос: , поли или моно? При этом ему необходимо учитывать результаты тестирования устройств, проводимых независимыми компаниями.

Приведем основные результаты тестов на отличие этих световых модулей:

снижение номинальной мощности с увеличением срока эксплуатации у моно модулей происходит быстрее (у поликристаллического элемента за первый год работы
мощность снижается на 2%, а у монокристаллического – на 3%);
цена поликристаллического модуля ниже стоимости монокристаллического такой же мощности примерно на 10%;
суммарная вырабатываемая электроэнергия монокристаллического модуля на 30% выше, чем поликристаллического при равной площади.

Из приведенных данных можно сделать вывод, что, первые дешевле и менее прихотливы, а вторые мощнее, но привередливее. Выбирая поликристаллические или монокристаллические кремниевые солнечные батареи, решайте исходя из своих финансовых возможностей обслуживать и обновлять модули, и сделайте выбор между долговечностью и мощностью. К тому же качественно произведенный поликристаллический модуль намного дешевле. Окончательный выбор остается за покупателем.

Установка солнечной панели

Для более эффективного применения батареи нужно обязательно учитывать следующие факторы ее установки:

месторасположения устройства не должно в течение дня закрываться тенью любых других предметов;
чтобы поток световых лучей на фотоэлемент был максимален, желательно его оборудовать поворотным устройством, выдерживающим постоянную ориентацию на солнце;
оптимальный угол наклона модуля к вертикали сильно зависит от местности где расположена СЭС и времени года, все знают, что солнце зимой находится ниже над горизонтом;
ухода за лицевой стороной прибора, очистки стекла от наслоений грязи и снега, нужно обеспечить к нему удобный доступ человека.

Собрать солнечную установку можно своими руками, предварительно изучив соответственную литературу.

Но если у вас нет, хотя бы базовых познаний в электричестве и электронике, то стоит доверить дело специалистам.

Тестирование

Чтобы сравнить две солнечные сборки одинаковой мощности на эффективность, разумно выполнить их рабочее тестирование. Для этого необходимо установить mono- и poly-батареи одинаково по отношению к солнцу и измерять реальную мощность устройств в зависимости от времени суток, от степени нагрева полупроводникового элемента.

Также учтите все другие параметры, которыми они будут отличаться. В том числе снижение мощности устройств после определенного периода эксплуатации. Полученные результаты дадут исчерпывающую информацию, какая из панелей (solar panels) лучше и кому из производителей этих устройств нужно в дальнейшем отдавать предпочтение.

Ваша цель: Установить солнечную фотоэлектрическую систему, которая поможет вам уменьшить расходы на электроэнергию.

Проблема: На рынке очень много разных моделей и типов солнечных модулей, и это вас запутало. одни продавцы утверждают, монокристаллические модули это лучший выбор, другие утверждают, что поликристаллические ничем не хуже (или даже лучше). Кто из них прав?

Когда дело доходит до наиболее подходящих для вашего проекта солнечных модулях, потребитель сталкивается с проблемой выбора. На рынке сейчас много разный солнечных модулей, и все продавцы утверждают, что у них «самые лучшие». Покупателю не просто разобраться в технических характеристиках, узнать достоверную информацию о надёжности и эффективности солнечных модулей. В основном завлекают низкой ценой, утверждая, что технические параметры не хуже, чем у остальных солнечных панелей. Как и при покупке других товаров, покупатели стремятся получить «самое выгодное предложение», зачастую жертвуя качеством за счет цены.

Стремление снизить цену очень понятно, но связанное с этим снижение качества может очень сильно повлиять на эффективность всей вашей системы солнечного электроснабжения. Поэтому мы постарались сделать небольшое руководство для покупателей , которое поможет вам ориентироваться в море информации о солнечных панелях, продающихся на российском рынке.

В данной статье вы узнаете все о различиях монокристаллических и поликристаллических модулей.

Что такое монокристаллические модули?

Это технология, которая привела к революции в фотоэнергетике. Первые коммерческие монокристаллические модули появились в 1950-х годах и являются самыми первыми и самыми «продвинутыми» модулями на современном рынке. Как видно из названия, сделаны из единого кристалла чистого кремния. Производители для формирования слитка используют метод Чохральского для постепенного выращивания кристалла кремния из расплава. В качестве «затравки» используется маленький кристалл чистого кремния. По мере роста кристалла вокруг «затравки», его температура кремния постепенно падает, тем самым формируется кристалл чистого кремния цилиндрической формы.

Монокристаллические модули можно отличить по их однородному цвету и структуре, что является признаком высокочистого кремния.

Что такое поликристаллические модули?

Кристалл поликремния. Из такого нарезаются прямоугольные слитки, а потом пластины.

Поликристаллические солнечные панели сделаны из с множеством кристаллов. Вместо медленного и очень дорогого процесса выращивания единого кристалла, производители просто опускают кристаллическую «затравку» в ванну с расплавленным кремнием и дают ему остыть. При этом формируются разнонаправленные кристаллы, они небольшие и их много. Из такого большого кристалла нарезаются прямоугольные слитки, а потом из них — пластины. Отсюда и название — мультикристаллические (или поликристаллические, что одно и то же) .

В чем же разница между монокристаллом и поликристаллом?

Разница между монокристаллическими и поликристаллическими элементами (или как их еще часто называют, «ячейками») определяется их производственным процессом. Монокристаллические солнечные элементы сделаны из единого кристалла. Они более однородны — как по внешнему виду, так и по техническим характеристикам. Поликристаллические элементы сделаны из блоков кристаллов кремния, что видно при их ближайшем рассмотрении.

Преимущества и недостатки монокристаллических модулей

Преимущества:

Монокристаллические солнечные модули имеют самый высокий КПД (современные модули имеют КПД до 22%);
Монокристаллические модули занимают меньше места , потому что они имеют больший КПД по сравнению с другими типами солнечных модулей;
Монокристаллические модули более долговечны — большинство производителей дает как минимум 25 лет гарантии на такие панели. Причем «стареет» в монокристаллической панели не сам кремний, а то, что его окружает — покрытия, пленки, контакты и проч. Сам монокристалл обладает стабильными характеристиками в течение практически всего срока службы;
Считается, что монокристаллические модули лучше работают при низкой освещенности. Однако здесь не все так однозначно, и работа при низкой освещенности больше зависит не от типа кристалла, а от качества исполнения солнечного модуля. Здесь действует общее правило — крупный, известный производитель делает более качественные солнечные панели.

Недостатки:

Монокристаллические модули дороже поликристаллических;

Преимущества и недостатки поликристаллических модулей

Преимущества:

Они дешевле в производстве, т.к. процесс выращивания поликремния гораздо проще и менее энергоёмкий.
Они обычно меньше подвержены влиянию температуры, чем монокристаллические модули.

Недостатки:

Т.к. чистота кремния в поликристалле ниже, чем в монокристалле, поликристаллические модули имеют меньший КПД. Современные поликристаллические модули имеют КПД 15-18%.
Меньшая эффективность ведет к тому, что для генерации одинакового количества энергии потребуется бОльшая площадь.

Основные отличия модулей

Параметр	Монокристаллические солнечные элементы	Поликристаллические солнечные элементы
Кристаллическая структура	Все кристаллы ориентированы в одном направлении, зерна кристаллов параллельны	Кристаллы ориентированы в разных направлениях, зерна кристаллов не параллельны
Технология производства	Монокристаллические цилиндры кремния нарезаются на пластины, затем пластины обрезаются до почти квадратной формы	Поликристаллические заготовки прямоугольной формы режутся на пластины.
Температуры изготовления	1400°C	800~1000°C
Форма	Прямоугольная, с обрезанными углами (квазипрямоугольные)	Прямоугольные или квадратные, различной формы
Толщина	<=300μm	300~500μm
Цвет1	Черный	Темно-синий
КПД	15%~23%	12%~17%
Стабильность параметров	Высокая стабильность	Высокая стабильность, но ниже, чем у монокристаллических элементов
Цена2	Относительно высокая	Относительно высокая, но ниже, чем у монокристаллических элементов
Окупаемость по энергии	2 года	2~3 года

Примечания:
1 Просветляющее и антиотражающее покрытие наносится на элементы, и монокристаллические элементы в солнечных панелях могут иметь темно-синий цвет. Поликристаллические элементы могут иметь разные оттенки синего и темно-синего цвета
2 Цена в последние годы существенно снижена, поэтому различия в цене кристаллических и тонкопленочных элементов минимальны.

Так какой из типов кристаллов работает лучше ? Однозначного ответа на этот вопрос нет. В общем случае, с помощью можно получить больше энергии с единицы площади за счет более высокого КПД этих элементов. Но если сравнивать модули с одинаковой мощностью (а именно так обычно и сравнивают модули, т.к. платят за ватты, а не за площадь модулей), то однозначного ответа нет. Очень многое зависит от производителя солнечных элементов — чем качественнее солнечный элемент, тем он лучше будет работать и больше вырабатывать энергии. Выбор известного и проверенного производителя элементов подчас важнее выбора производителей (сборщиков) панелей.

Какие модули выбрать?

Чем больше и чище кристалл кремния, из которого сделаны солнечные элементы, тем они более эффективны. В результате, монокристаллические модули примерно на 10-15% более эффективны, чем поликристаллические того же размера.

Поликристаллические модули , с другой стороны, часто преподносятся как менее эффективные. Однако их цена за ватт мощности дешевле на 10-20%, чем у монокристаллических солнечных панелей.

И все же, какие солнечные батареи лучше?

Нет однозначного ответа. Ответ зависит от требований вашего проекта. Поликристаллические модули больше подходят для , устанавливаемых на крышах большой площади, или на земле. Они также подходят для покупателей с ограниченным бюджетом.

В общем случае, солнечные элементы n-типа

Курьезы солнечной энергетики

В свете вышесказанного особенно забавными выглядят так называемые «обзоры», которые можно найти в youtube.

Автор сравнивает модули разных поколений. Моно — с 2 шинами, поли — с 3 шинами. При переходе от 2 к 3 шинам, также как и переходе к стандартным сейчас 4 токосъемным шинам, эффективность солнечных элементов растет на несколько процентов. Потому разница в мощности — не из-за типа кристалла, а из-за поколения и качества исполнения солнечных элементов. Тем более, что у торговой марки, которую «обозревает» автор, источник солнечных элементов неизвестен, и от партии к партии могут применяться элементы различных производителей.

Иногда на просторах интернета можно прочитать и такой «бред»:

Наиболее эффективны в пасмурную погоду кремниевые поликристаллические батареи, хорошо поглощающие не только прямое солнечное излучение, но и рассеянный свет, проникающий через облака. Связано это с тем, что в поликристаллических элементах кристаллы кремния ориентированы не упорядоченно, а хаотически, что, с одной стороны, снижает эффективность батареи при прямом падении солнечного излучения, а, с другой, снижает ее незначительно при характерном для пасмурной погоды рассеянном освещении.

Заключение

Несмотря на то, что между разными типами модулей есть различия, нет однозначного ответа, какой солнечный модуль удовлетворяет всем возможным требованиям лучше всего. Тип модуля выбирается в зависимости от характеристик вашего объекта и требований к установке.

Если вы не ограничены в бюджете и хотите достичь максимального срока службы и максимальной выработки энергии за срок службы солнечной панели, и вам важна площадь, занимаемая солнечной батареей — выбирайте монокристалл. Если есть ограничения в деньгах и нет ограничений по площади установки солнечной батареи и вы не гонитесь за максимальным показателем выработки кВт*ч за срок службы солнечной панели — смело покупайте поликристаллические модули.

покупателя Администратор Главный

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 на солнечные 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%.

Четвертое отличие - это срок службы солнечных батарей. Солнечные батареи были испытаны в полевых условиях на многих установках. Практика показала, что срок службы солнечных батарей превышает 20 лет. Испытания показали снижение мощности модулей за 20 лет примерно на 10%. У монокристаллических солнечных батарей срок службы не менее 30 лет, в то время как у поликристаллических не менее 20 лет.Модули из аморфного кремния (тонкопленочные, или гибкие) имеют срок службы от 7 (первое поколение тонкопленочных технологий) до 20 (второе поколение тонкопленочных технологий) лет. Более того, тонкопленочные модули обычно теряют от 10 до 40% мощности в первые 2 года эксплуатации. Поэтому, около 90% рынка фотоэлектрических модулей в настоящее время составляют кристаллические кремниевые модули.Многие производители дают гарантию на свои модули на период от 10 до 25 лет. При этом они гарантируют, что мощность модулей снизится не более, чем на 10%. Гарантия на механические повреждения дается обычно на срок от 1 до 5 лет. Сами солнечные элементы, используемые в солнечных модулях, имеют практически неограниченный срок службы и показывают отсутствие деградации по прошествии десятков лет эксплуатации. Однако, выработка модулей со временем падает. Это результат 2 основных факторов - постепенное разрушение пленки, используемой для герметизации модуля (обычно используется этиленвинилацетатная пленка - ethylene vinyl acetate; EVA) и разрушение задней поверхности модуля (обычно поливинилфосфатная пленка), а также постепенное замутнение прослойки из EVA пленки, расположенной между стеклом и солнечными элементами.

Герметик модуля защищает солнечные элементы и внутренние электрические соединения от воздействия влаги. Так как практически невозможно полностью защитить элементы от влаги, модули на самом деле "дышат", но это крайне трудно заметить. Влага, попавшая внутрь, выводится наружу днем, когда температура модуля возрастает. Солнечный свет постепенно разрушает герметизирующие элементы за счет ультрафиолетового излучения, и они становятся менее эластичными и более податливыми на механические воздействия. Со временем, это приводит к ухудшению защиты модуля от влаги. Влага, попавшая внутрь модуля, ведет к коррозии электрических соединений, увеличению сопротивления в месте коррозии, перегреву и разрушению контакта или к уменьшению выходного напряжения модуля.

Второй фактор, уменьшающий выработку модуля - это постепенное уменьшение прозрачности пленки между стеклом и элементами. Это уменьшение не заметно невооруженным глазом, но ведет к снижению мощности модуля за счет того, что меньше света попадает на солнечные элементы.

Максимальное ухудшение обычно гарантируется производителями на уровне не более 20% за 25 лет. Однако испытания на реально работающих модулях показали, что их выработка за 30 лет уменьшилась не более, чем на 10%. Очень многие из этих модулей и до сих пор работают с заявленными при производстве параметрами (т.е. нет деградации). Поэтому можно смело говорить, что модули будут работать не менее 20 лет, и с высокой вероятностью обеспечат высокие показатели и через 30 лет с момента начала работы.

Итак, перечислим основные отличия монокристаллических и поликристаллических солнечных батарей:

Внешний вид.
Эффективность и размер.
Цена.
Срок службы.

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.