Поликристаллические модули. Какие солнечные батареи выбрать, монокристаллические или поликристаллические? Что такое поликристаллическая батарея

Для освещения дома, сада, беседки или для зарядки электрических приборов можно использовать солнечную энергию. Солнечные батареи широко используются в бытовых и промышленных целях. Для более серьезных целей сооружают солнечные станции, они способны обеспечить энергией крупные объекты. Данная разработка используется на земле, на воде и даже в космосе.

Устройство солнечных пластин несложное и состоит из корпуса, фотоэлемента и проводов. Фотоэлемент чаще всего изготавливают из кремния. Под воздействием солнечного света электроды движутся, и выделяемая энергия через подключенные с обеих сторон провода поступает к подсоединенному прибору или аккумулятору. Кремний используется как в монокристаллических, так и в поликристаллических пластинах.

Внешний вид монокристаллической пластины напоминает квадрат, но имеет округленные углы.

Такая форма получается при выращивании монокристаллов. Поверхность батареи однородная и имеет насыщенный синий цвет. За счет однородности пластины достигается очень высокий КПД, так как солнечная энергия не рассеивается, а лучи равномерно освещают всю поверхность. Попадая на поверхность батарей, они проходят через переход в полупроводниковых пластинах на большой площади.

Монокристаллические батареи лучше поликристаллических, так как намного эффективнее и имеют ряд положительных моментов:

1. Монобатареи можно крепить на неровную поверхность, они гибкие и при волновом размещении не портятся и не теряют своих свойств.
2. Гибкие солнечные батареи превзошли поликристаллические и по эффективности работы в непогоду, монокристаллические модели могут работать и в тени.
3. Для зимы также лучше подойдут монокристаллические панели, они могут выдержать минусовую температуру.

К минусу с монокристаллами можно отнести цену, она будет примерно на 10% выше цены батареи на поликристаллах.

Главное при покупке – тщательно осмотреть панель. Она не должна иметь повреждений, царапин или сколов.

Поликристаллы и применение солнечных батарей

Монокристаллические пластины усовершенствованы и превосходят поликристаллы. Из-за гибкого строения их можно размещать на кровле дома или беседки.

Читайте также: Изготовляем солнечную панель из светодиодов

Поликристаллические элементы хороши для уличной станции, так как их устанавливают только на ровную поверхность, для них необходимо присмотреть отдельное место на садовом участке. При размещении в беседке не допускается застекление панелей, так как от этого происходит снижение КПД. Коэффициент полезного действия у серийно выпускающихся панелей составляет примерно 18%, что ниже монокристаллических. Поликристаллические пластины несут потери КПД в основном из-за неоднородности поверхности.

Гибкую монокристаллическую пластину удобно

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.

В статье рассмотрено практическое использование моно и поликристаллов кремния при выпуске различных типов современных солнечных батарей, а также отличия этих существующих типов солнечных модулей.

Множество людей на земле до настоящего времени во многом зависят от таких источников энергии как газ, дрова, мазут, керосин и пр. Отсутствие доступа к электрической энергии, у этой части человечества – существенно замедляет их экономическое развитие, а также ведет в большинстве случаев к нанесению большего вреда окружающей среде. Поэтому, внедрение в их жизнь альтернативных источников энергии, таких как ветер, энергия солнечного излучения, энергия водной стихии – для них выгодно, как с экологической, так и моральной и экономической, точек зрения.

Невозобновляемые источники энергии в перспективе развития человечества, по всей видимости уйдут с энергетической арены его обеспечения, а их место займут , такие, к примеру, как ветер, вода и энергия солнца. Именно об энергии солнечного излучения и возможности ее использования человеком, мы и поговорим с вами сегодня в нашей статье.

Что собой представляют монокристаллические и поликристаллические фотоэлектрические модули?

В настоящее время из всех типов солнечных батарей, наибольшее распространение среди населения, получили солнечные панели: монокристаллические и поликристаллические, последние из которых часто также называют «мультикристаллическими солнечными панелями».

Конструктивно, монокристаллическая панель состоит из десятков силиконовых , собранных в единую панель. Данные фотоэлектрические элементы, смонтированы в стеклопластиковый, надежный и долговечный корпус, дающий хорошую защиту этим фотомодулям, как от пыли, так и от атмосферной влажности.

Такая панельная конструкция солнечных батарей позволяет эксплуатировать их в разнообразных условиях – как на море, так и на суше. Превращение солнечной световой энергии в солнечных батареях в энергию электрическую, происходит за счет фотоэлектрического эффекта преобразования энергии в самих фотомодулях солнечной панели.

Материалом для изготовления монокристаллических солнечных панелей, является сверх чистый кремний, использующийся также для производства полупроводниковых приборов в радиоэлектронике, и хорошо освоенный современной промышленностью. Стержни кремниевого монокристалла, медленно растут» и вытягиваются из кремниевого расплава, а далее разрезаются на части, с их толщиной 0,2-0,4 мм и уже используются после их последующей обработки, для изготовления фотоэлектрических элементов, входящих в состав солнечных панелей.

Практика использования современных солнечных панелей показала, что уже на протяжении многих лет, одними из наиболее популярных и востребованых в мире – есть солнечные панели монокристаллические. КПД монокристаллических панелей составляет примерно 15-17%.

Когда происходит медленное охлаждение кремниевого расплава, то из него получается поликристаллический кремний, использующийся для изготовления поликристаллических солнечных панелей. В этом случае операция вытягивания кристаллов кремния из расплава полностью опускается, а сам процесс менее трудоемок, нежели при изготовлении монокристаллического кремния, а соответственно и такие солнечные батареи дешевле. Но все-таки, существенным недостатком поликристаллического кремния есть то, что он имеет области с зернистыми границами, которые немного ухудшают его качество.

Рамка поликристаллических солнечных батарей (модулей) изготавливается из алюминия и покрывается специальным антикоррозионным составом, имеющим черный цвет. Высокое качество и долговечность такой конструкции, здесь достигается путем надежного закрепления пленки на обратной стороне каждой рамки и ее плотной герметизации по краям. Все элементы поликристаллической панели солнечной батареи покрываются специальным ламинатом, который устойчив, как к перепадам температур, так и к воздействию снега и дождя.

Дабы ответить на вопрос, что же лучше – «моно» или «поли» кристаллы, а соответственно и типы солнечных батарей, необходимо предварительно разобраться в их отличиях и сходстве.

Основные отличия «моно» и «поли» кристаллических типов солнечных батарей.

1. Основное и главное отличие этих двух типов солнечных батарей состоит в их эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую. Сегодняшние монокристаллические панели при их серийном производстве – имеют эффективность по преобразованию солнечной энергии максимум до 22%, а используемые в космических технологиях – даже до 38%. Это связано с чистотой сырья монокристаллов кремния, которая в таких батареях – достигает почти 100%.

У серийно выпускаемых поликристаллических панелей – эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую, намного меньше, нежели у монокристаллических панелей, и составляет по максимуму – 18%. Такие низкие показатели по эффективности у данного типа батарей связаны с тем, что для их изготовления, используется не лишь чистый первичный кремний, но и сырье с переработанных солнечных батарей и пр. Здесь также следует понимать, что чем выше у солнечных батарей эффективность по преобразованию солнечного света, тем при одинаковой мощности разных типов батарей – их размер будет меньше.

2. Относительно внешнего вида – отметим следующее. У монокристаллических элементов солнечных панелей – углы скруглены, а поверхность однородна. Округленность их форм связана здесь с тем, что монокристаллический кремний, при его производстве получают в цилиндрических заготовках. Поликристаллические элементы солнечных модулей имеют квадратную форму, поскольку их заготовки при производстве – также квадратной формы. По своей структуре – цвет поликристаллов неоднороден, ибо состав поликристаллического кремния также неоднороден и включает в себя множество разнородного кристаллического кремния, а также в незначительном количестве и примеси.

3. Относительно ценовой политики солнечных модулей, то солнечные батареи из монокристаллического кремния незначительно дороже (примерно на 10%), нежели цена солнечных батарей из поликристаллического кремния – если брать, конечно же, в пересчете на единицу их мощности. Как, наверное, вы уже поняли, большая цена монокристаллических солнечных батарей, в первую очередь связана с более дорогостоящим процессом изготовления и очистки исходного монокристаллического кремния.

Заключение.

Подводя небольшой итог сказанному, можно предположить, что основные параметры по которым мы подбираем себе солнечные батареи для нашей солнечной электростанции, к примеру, для загородного дома – от типа применяемых в них фотоэлектрических элементов, не зависят. Если мы хотим более экономный вариант исполнения, то наш выбор падет на поликристаллические солнечные модули – которые при той же мощности, будут немного больше по площади, нежели модули монокристаллические, но зато немного их дешевле. Цвет же самой поверхности солнечных панелей, роли вообще никакой не играет при их выборе, учтите это!

Скажем еще пару слов относительно использования солнечных батарей в мире по их типам. На первом месте здесь с объемом рынка продаж в 52,9%, стоят более дешевые, поликристаллические солнечные панели. Второе место по праву, относительно продаж, принадлежит панелям из монокристаллического кремния, которых на рынке примерно 33,2%. Третье же место по продажам – за аморфными и прочими солнечными батареями, с их соотношением к общему рынку продаж в 13,9% (их мы в статье не рассматривали).

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?

Солнечная энергия относится к возобновляемым источникам энергии, так же как вода и ветер. Сейчас большинство жителей нашей планеты зависит от таких источников энергии как газ, нефть, мазут, уголь, дрова. Внедрение альтернативных источников энергии выгодно с экологической и экономической точки зрения. Их использование дает человеку автономность и является правильным решением с этической точки зрения.

Солнечные панели могут быть на основе поли- или монокристаллического кремния. Несмотря на одинаковый принцип работы, разница между ними в условиях эксплуатации и КПД существенна. Популярностью пользуются оба типа ячеек.

Монокристаллические панели

Отличить монокристаллические солнечные батареи можно по характерной форме отдельных ячеек – квадрат со срезанными углами и однородной поверхностью. Это связано с особенностями производства и кристаллической решеткой кремния. Выращенный отдельный кристалл имеет цилиндрическую форму, а после нарезки на тонкие пластины толщиной 0,2-0,4 мм получается характерная псевдоквадратная форма. Сам процесс протекает в вакуумных ростовых печах, благодаря чему становится возможным достичь чистоты материала в 99,99%. Поэтому монокристаллические солнечные панели имеют более высокий КПД, чем у поликристаллов.

Использование круглых пластин неэффективно из-за потерь полезной площади, а если обрезать до правильного прямоугольника, тогда получится много отходов и значительно возрастет стоимость всей солнечной панели. Поэтому для монокристаллических элементов была принята специальная форма усеченного в вершинах квадрата. Отдельные элементы собираются в целую батарею и заключаются в надежную пластиковую оболочку, после чего их можно использовать в любых погодных и климатических условиях.

Плюсы монокристаллических элементов

Высокий КПД, порядка 15-20% солнечной энергии может быть преобразовано в электрическую;
Эффективно работают при отрицательных температурах;
Эффект старения у этих элементов протекает не так заметно, в среднем этот показатель составляет порядка 20% на 25 лет срока службы;
Занимают меньшую площадь при одинаковой электрической отдаче;

Поликристаллические панели

Технология получения поликристаллических солнечных панелей немного проще. Емкость с расплавом кремния плавно охлаждают до полного затвердевания, после чего получается прямоугольная заготовка, состоящая из поликристаллического кремния. Чистота и однородность такого материала будет ниже. В качестве сырья часто используются уже переработанные солнечные батареи. Теперь их можно нарезать на тонкие, меньше 1 мм пластины правильной прямоугольной формы. Такие ячейки легко отличить по неоднородной структуре поверхности, связанной с особенностями строения кристаллической решетки кремния.

Полученные поликристаллы подрезаются до нужного размера, а затем приклеиваются на специальную основу. Рамка для крепления изготавливается из алюминия и окрашивается в черный цвет. После чего поликристаллические солнечные панели устанавливаются на рамку и герметизируются. Внешняя поверхность покрывается ламинирующим слоем, который защищает от дождя, холода и механических повреждений. От качества проделанной операции будет зависеть срок службы и эффективность солнечной панели.

Плюсы поликристаллических солнечных модулей

Недорогое и технологичное производство обеспечивает низкую цену готовым изделиям;
Хорошо улавливают рассеянный солнечный свет из-за своей неровной поверхности, эффективны в пасмурную погоду;
Больше выбор размеров и форм готовых панелей, по своим свойствам они уже очень близко подошли к изделиям из монокристалла.

Недостатки панелей из моно и поликристаллов

Несмотря на отличия в изготовлении элементов солнечных панелей, для них будут характерны общие недостатки, связанные со свойствами кремния и особенностями производства.

Отдельные элементы из моно и поликристаллов очень хрупкие. Небольшая толщина рабочего слоя требует для них прочной подложки и ровного основания. Трещины на поверхности фотоячейки приводят к ее полному выходу из строя.
Низкая эффективность преобразования солнечной энергии. Для лучших образцов, применяемых в космических технологиях, кпд может достигать 38%. Обычные панели имеют кпд не более 22% для монокристаллических элементов и 15-18% для поликристаллов.
Зависимость от количества солнечных дней в году. Этот источник энергии будет эффективен только в регионах, где количество солнечных дней будет значительно превышать число пасмурных. Необходимо также учитывать широту их расположения и климат.

Моно и поли элементы обладают эффектом старения. Для моноячейки падение эффективности за срок службы в 25 лет составляет 20%, то для поли- падение может достигать 30% и выше. Таким образом, даже такой надежный источник энергии в виде солнечных батарей имеет ограниченный срок эксплуатации и может потребовать обновления.
Для любого типа солнечных модулей необходима специальная электростанция, преобразовывающая и стабилизирующая выходное напряжение. Для создания автономной системы или системы «умный дом» потребуется установка аккумуляторов и включение их в общую сеть.
Цена на солнечные фотоэлементы все еще остается достаточно высокой, по сравнению с традиционными источниками энергии. При этом поликристаллические солнечные батареи стоят немного дешевле своих аналогов из монокристаллов.
Современные солнечные батареи все чаще находят применение в быту. Благодаря им становится возможным обеспечивать энергией удаленные объекты связи, автономные объекты в сельском хозяйстве и промышленности. С их помощью осуществляется освещение парков и дорог, работают светофоры на пешеходных переходах, заряжаются различные гаджеты и устройства в местах, где отсутствует электричество.