Чем отличаются поликристаллические от монокристаллических. Какие солнечные батареи лучше? Монокристалл или поликристалл. Монокристаллические солнечные панели

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?

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.