Практика использования моно и поликристаллических фотомодулей в солнечных батареях. Сравнение моно, поли и аморфных солнечных батарей Солнечные батареи можно или поли

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.

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.

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.

Здравствуйте. Предлагаю обзор 20 ваттной поликристаллической солнечной панели.
В обзоре немного теории, советы по установке, снятие основных характеристик при разных уровнях освещённости.
Если коротко: панель работает и выдаёт заявленную мощность.
В общем прошу…

Немного теории:

Солнечная панель (Солнечная батарея) - несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) - полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.
В настоящее время из всех типов солнечных батарей, наибольшее распространение получили солнечные панели: монокристаллические и поликристаллические , последние из которых часто также называют «мультикристаллическими солнечными панелями».
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.
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.
Основные отличия «моно» и «поли» кристаллических типов солнечных батарей:
- Эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую. Монокристаллические панели при их серийном производстве – имеют эффективность максимум до 22%, а используемые в космических технологиях – даже до 38%. У серийно выпускаемых поликристаллических панелей – эффективность составляет по максимуму – 18%.
- Внешний вид . У монокристаллических элементов солнечных панелей – углы скруглены. 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.
- Цена . В пересчёте на единицу мощности, монокристаллические солнечные панели незначительно дороже (примерно на 10%), чем солнечные панели из поликристаллического кремния.
В итоге можно сказать, что выгоднее использовать поликристаллические солнечные модули – которые при той же мощности, будут немного больше по площади, нежели модули монокристаллические, но зато немного их дешевле.
Думаю теории достаточно, можно переходить к обзору.

Герой обзора:

Панель пришла в обычном сером пакете (фотографировать не стал), внутри пакета сама панель завёрнутая в несколько слоёв вспененного полиэтилена. Но естественно этого оказалось недостаточно и углы панели слегка пострадали. Но к моей радости сама панель не оказалась повреждённой.

Размер панели: 47х35х2 см. Вес около 2 кг.
Конструктивно сама панель вставлена в рамку из алюминиевого профиля и проклеена белым силиконовым герметиком. На тыльной стороне расположена монтажная коробка, в которой к панели припаян 3-х метровый кабель. Также в этой коробке установлен диод Шоттки. Он необходим при объединении нескольких панелей в батарею для предотвращения обратного тока при неравномерной засветке. На другом конце кабеля смонтированы зажимы типа «крокодил». Основные параметры панели находятся на наклейке чуть ниже монтажной коробки.
Распаковав панель я решил сразу проверить её, для чего подключил к «крокодилам» 12-ти вольтовое светодиодное кольцо. Оно засветилось. При чём даже в полумраке при задёрнутых занавесках и шторах (освещённость 42,5 люкса):

Установка (монтаж) солнечной панели:

Солнечные батареи следует размещать в наиболее освещенном месте, таким образом, чтобы деревья и здания не затеняли их. Самым оптимальным местом является крыша здания или специальная опора, чуть хуже - стена.
При установке панелей, необходимо соблюдать угол наклона и азимут. Для жителей северного полушария оптимальный азимут - 180 градусов (строго на юг). Для южного полушария, естественно, наоборот. Долгота места установки не имеет значения. От широты зависит угол наклона, т.е. чем ближе к экватору, тем угол наклона меньше относительно горизонта, ну а чем ближе к полюсам, тем угол больше. Проще всего этот угол посчитать с помощью . Для моего места жительства этот угол равен 44 градусам. Установить я решил обозреваемую панель на внешний блок кондиционера, смонтированный на юго-западной стене многоквартирного дома. Место, конечно, не идеальное, но лучшего я не нашёл.

Тестирование:

Характеристики панели я снимал в 3 временных промежутках: утро, когда панель находится в тени дома, пасмурный день и солнечный день - идеальные условия. В качестве нагрузки я использовал советский проволочный переменный резистор на 100 Ом и дополнительно постоянные резисторы от 50 Ом до 300 Ом. В последнем тесте на максимальной мощности с переменного резистора шёл дым:)
Утро:

Пасмурный день:

Солнечный день:

Практическое применение:

Для практического использования, самой солнечной панели чаще всего недостаточно, т.к. выходной ток очень сильно зависит от освещённости. В тёмное время суток солнечная панель практически не вырабатывает электроэнергию. Поэтому солнечную панель необходимо дополнить аккумулятором. В самом простом варианте можно обозреваемую панель подключить непосредственно к автомобильному 12 вольтовому аккумулятору, и к этому же аккумулятору подключить и 12 вольтовую нагрузку. Но в этом случае необходимо вручную контролировать напряжение на аккумуляторной батарее, чтобы не допустить её перезаряд, либо глубокий разряд. Также желательно обеспечивать нагрузку солнечной панели в точке максимальной мощности. Для автоматизации этого процесса применяются специальные контроллеры солнечных батарей. Контроллеры бывают 2 видов: MPPT или PWM. Что это такое и каковы их отличия, описывать здесь, думаю, не стоит. Мне уже идут по почте 2 контроллера, вот как придут, сделаю обзор, и расскажу обо всём в подробностях. Это и будет продолжением данного обзора.

Итог:

Обозреваемая солнечная панель вполне работоспособна и выдаёт заявленную мощность с учётом неидеальных условий установки.

Надеюсь мой обзор будет полезен, спасибо, что дочитали:)

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Планирую купить +33 Добавить в избранное Обзор понравился +48 +79

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.