Що краще полікристалічні або монокристалічні сонячні батареї. У чому відмінність монокристалічних від полікристалічних батарей? Що таке полікристалічна батарея
Червень 2018
Ідея створення пристроїв, здатних накопичувати енергію Сонця, виникла ще у ХІХ столітті. Перша батарея з'явилася в 1839 - завдяки зусиллям Антуана-Сезара Беккереля. Її ККД становив лише 1 %. За минулий час технологія багато разів удосконалювалася, коефіцієнт корисної діїсучасних сонячних акумуляторів перевищує 20%. Сьогодні поговоримо про те, які батареї краще: монокристалічні чи полікристалічні. Критерії оцінки: ККД, збереження вихідних властивостей, вартість, експлуатаційні витрати.
Конструкція та застосування
Сонячна батарея – сукупність елементів, які служать для отримання електричної енергії зі світлової. Принцип дії ґрунтується на фото-електричному ефекті - за рахунок перетворення сонячного світлав електрострум. Основні компоненти системи:
Напівпровідник. Як правило, моно- або полікристалічний кремній, доповнений іншими хімічними сполуками, які сприяють утворенню фотоелектричного ефекту. Складається з двох матеріалів з різною провідністю, за рахунок чого між ними відбувається постійне переміщення електронів (p-n-перехід).
Прокладка - найтонше покриття, що перешкоджає вільному руху електронів, знаходиться між шарами напівпровідника.
Джерело електроенергії, при підключенні якого до прокладки електрони набувають здатності її долати - у результаті виникає упорядкований рух заряджених частинок, власне, генерується електричний струм.
Акумулятор – накопичує отриману електроенергію.
Контролер заряду – виконує функцію розподільника потоків електричної енергії.
Інвертор – потрібен для трансформації постійного струмуу змінний.
Стабілізатор напруги.
Для використання сонячних батарей як основне джерело електроенергії важливо, щоб кількість ясних днів переважала над похмурими. Тому більшість регіонів нашої країни подібні установки використовують переважно як допоміжні.
Особливості монокристалічних панелей
Монокристалічна система є десятками фотоелементів, об'єднаних в єдину панель. Кристали отримують шляхом вирощування – за методом Чохальського. Кожен із них закріплений на склопластиковій основі, яка захищає від пилу та вологості. Матеріал елементів – очищений кремній. Світлочутливі осередки орієнтовані в один бік, за рахунок чого ККД монокристалічних панелей вище, ніж полікристалічних. Інші особливості:
тривалість безперервної експлуатації – не менше 20 років;
ККД монокристалів – у середньому до 20–22 % (без урахування втрат отриманої електроенергії), в окремих випадках – до 20 %;
рівень поглинання вищий, ніж у полікристалічних панелях;
Єдиний мінус монокристалічних систем – більше висока вартість, Втім, витрати на їх придбання швидко окупаються. При дефіциті площі, коли вкрай важливо досягти максимальної кількостіенергії з кожного квадратного метра, подібне рішення краще.
Особливості полікристалічних панелей
Полікристали одержують шляхом поступового охолодження розплавленого кремнію. Така технологія обходиться дешевше, ніж штучне вирощування монокристалів, щоправда, на краях полікристалів може бути зернистість, що призводить до зниження їх ефективності. Принципова відмінністьвід монокристалічних - неоднорідна структура та забарвлення. Це зумовлено домішками і тим, що в системі містяться кристали різного типу. особливості:
ККД менший, ніж у монокристалічних елементів- До 17-18%;
доступна ціна - виробництво полікристалічних панелей менш витратне;
швидкість втрати потужності (деградація) полікристалів менша, ніж у монокристалів.
Таким чином, якщо стоїть завдання отримати певну кількість електроенергії, при використанні полікристалічних панелей потрібно велика площа. Є думка, що їх вигідніше використовувати в регіонах з величезним переважанням похмурих днів - при недостатній кількості сонця полікристали дають більше енергії, ніж монокристали.
Порівняння основних характеристик монокристалічних та полікристалічних елементів
Кожна із систем має свої плюси та мінуси. Як визначити, що краще, моно-або полікристали? Пропонуємо до вашої уваги порівняльну таблицю, в якій розглянуто ключові характеристикикожного з варіантів:
Параметр | Монокристали | Полікристали | Висновок |
Температурний коефіцієнт | 0,45 % | 0,45 % | Зниження потужності у системах обох типів відбувається практично однаково |
Швидкість деградації | на 3% у перший рік експлуатації, у наступні - на 0,71%. | На 2% у перший рік експлуатації, на 0,67% у наступні роки. | Різниця несуттєва, тому нею можна знехтувати. |
Ціна | Висока вартість обумовлена складністю виробництва. | На 10-15% дешевше, ніж монокристалічні елементи. | Для багатьох ціна виявляється вирішальним аргументом на користь полікристалічних панелей. |
Фоточутливість (при рівні освітленості 600 Вт/м 2 | При однаковій потужності модулів різниця вбирається у 10 %. | По суті, цим показником можна знехтувати. |
|
Річний виробіток | За даними лабораторії PHOTON вона трохи вище (не більше 2%) у монокристалів. Проте докладніші дослідження показали, що має значення як тип панелі, а й бренд. | Найважливіші властивості конкретної сонячної батареї – саме вони є ключовим критерієм вибору. |
|
При виборі сонячних панелейнеобхідно звертати увагу не тільки на тип фотоелементів, а й на інші критерії: співвідношення ціни та ефективності, заявлений ресурс ( гарантійний термін), напруга при максимальної потужності, Комплектацію.
Ефективні рішення для вашого будинку
Як бачите, ми так і не змогли дати однозначну відповідь на питання про те, які фотоелементи краще - моно- або полікристалічні. Наша компанія здійснює продаж сонячних батарей з панелями обох типів – ми пропонуємо лише перевірені рішення, ефективність яких доведена на практиці. Запрошуємо до співпраці забудовників та власників котеджів, зацікавлених у отриманні доступної, а головне екологічно безпечної електроенергії:
· Підберемо сонячні батареїз урахуванням площі будинку, кліматичних та ландшафтних особливостей;
· Надамо довгострокову гарантію на придбаний товар;
· За помірну плату виконаємо обслуговування придбаних у нас систем;
· запропонуємо кілька варіантів сонячних батарей з детальним описомплюсів та особливостей кожної з них – ви зможете підібрати для себе найкращий варіант.
Зателефонуйте нам, і ми докладніше розповімо про переваги сонячних батарей, особливості їх експлуатації та вигоду від використання запропонованих технологій.
Отже, моно-або полікристалічний сонячний модуль – що краще? Розглянемо питання порядку.
Що таке монокристалічна сонячна батарея?
Монокристалічна сонячна батарея є зрізом з єдиного кристала кремнію, повністю однорідного і монолітного. Цей вид конструкції демонструє максимальну ефективність і значно перевершує всі аналоги за характеристиками, стабільністю та довговічністю.
Зовнішньо їх легко відрізнити від альтернативних конструкцій - панелі мають чорний колір і по всій площі оснащені металевими пластинками, розташованими в вузлових точках решітки. Монокристалічні елементи мають зрізані кути, оскільки виготовлені із заготівлі. циліндричної форми. Якщо не встановлювати захисні елементи, між окремими панелями накопичуватиметься пил, потраплятиме та замерзатиме вода, що призведе до руйнування модуля.
Виготовлення
Головне, чим відрізняються монокристали від полікристалів - це складність у виготовленні. Монокристал довго вирощується і вимагає для цього створення певних умов.
- Використовується невеликий шматочок чистого кремнію, який поміщають у розплав.
- Він стає основою для кристала, який починає рости, збільшуватись у розмірах.
- Коли його величина досягає заданих параметрів, зупиняють процес, а отриманий циліндр нарізають на тонкі пластинки. Це і є заготівлі для монокристалічних сонячних панелей.
- Потім їх шліфують, наносять захисне покриття та встановлюють контактні провідники.
- Останній етап - складання окремих фотоелектричних елементів у сонячні модулііз заданими параметрами.
Переваги
До переваг монокристалічних панелей слід віднести:
- ефективність, що перевищує показники решти видів сонячних панелей. Вона досягається за рахунок структурованості кремнію, що дозволяє досягти
- мала площа панелей порівняно з іншими конструкціями
- довговічність монокристалічних панелей становить до 25 років, що не здатні продемонструвати альтернативні різновиди
- здатність працювати в умовах низьких температур
- панелі демонструють досить високу продуктивність навіть за умов слабкого освітлення
Переваги, які показують сонячні монокристалічні панелі перед іншими конструкціями, значною мірою нівелюються їх негативними якостями.
Недоліки
До недоліків монокристалічних модулів відносять:
- висока вартість. Процес виробництва займає багато часу, що вимагає створення специфічних умов зростання кристалів. Крім того, доводиться підтримувати ці умови у незмінному стані протягом тривалого часу. Це підвищує собівартість кінцевої продукції, і знизити її виробникам поки що не вдається
- чутливість панелей до появи забруднень, затінення частини поверхні. Це негативно впливає на продуктивність усієї збірки модулів, але може бути усунуто установкою . Вони вирівнюють режим роботи всіх модулів, але ще більше збільшують сумарну вартість сонячних батарей.
Основним недоліком, що обмежує використання монокристалів, є надмірно висока ціна . Користувачі, підрахувавши суму вкладень, віддають перевагу більш дешевим полікристалам.
Вартість
Ціна монокристалічних малої потужностімало відрізняється від полікристалічних зразків. Наприклад, 30-ватний модуль коштує 2100 руб. проти 1700 руб. для полікристалічної панелітієї ж потужності.
Однак, зі збільшенням продуктивності та розміру панелі різниця у вартості помітно збільшується. З огляду на необхідність купувати кілька панелей, цінова перевага полікристалів зростає. При цьому перевага монокристалів за всіма позиціями ніким не заперечується, єдиним критерієм стає ціновий фактор.
Що таке полікристалічна батарея
Полікристалічні сонячні батареї виготовляються за іншою технологією. Вона значно простіше, що робить методику кращою як для виробників, так і користувачів. Дещо спрощено, технологічний процесскладається з кількох етапів:
- нагрівання кремнію до точки плавлення
- розлив отриманого розплаву за формами
- нарізка застиглих брикетів на тонкі платівки.
- шліфування, нанесення струмопровідних доріжок
- нанесення шару захисту
Відсутність тривалого процесуприродного вирощування кристала значно прискорює та спрощує процес виготовлення, але якість панелей виходить набагато нижчою. Вся площа фотоелемента поділена на найдрібніші частинки. орієнтовані на різні сторони. Від цього процес утворення електронів при попаданні фотонів світла стає менш інтенсивним.
ККД, який здатні продемонструвати полікристалічні панелі, не перевищує 12-18%, що помітно нижче за показник монокристалічних компонентів.
Відрізнити зовні монокристал або полікристал є базовим компонентом, дуже легко. Якщо перший має чорний колір, то модулі другого типу синіі не оснащені жодними додатковими елементамина лицьової поверхні. Залежно від виробника та особливостей технології відтінок може бути світлішим або темнішим, але він завжди синій.
Переваги
Якщо виникає питання – монокристалічні та полікристалічні сонячні модулі, що краще – треба детально розглянути їхні переваги. Перевагами полікристалів вважають:
- швидший і економічний спосібвиготовлення
- відставання за всіма параметрами від монокристалів не надто значне
- вартість полікристалічних модулів приблизно на 20% нижча, що при купівлі великих партій створює велику економію
Необхідно враховувати, що у деяких виробників (наприклад, у одного з лідерів світового ринку компанії Trina Solar) більше високі показникидемонструють полікристалічні. Вони перевершують монокристали на 2,6% за продуктивністю, хоча за іншими параметрами приблизно рівні. Однак у інших виробників такої першості не спостерігається.
Недоліки
До недоліків полікристалічних панелей прийнято відносити:
- ККД цих конструкцій складає всього 12-18%
- рівень продуктивності нижче
- довговічність полікристалів приблизно така ж, але згодом показник продуктивності помітно падає
- розмір панелей на 20% більше, ніж у монокристалічних модулів тієї ж продуктивності. Це грає важливу рольпри необхідності розмістити їх в умовах обмеженого простору – на даху чи іншій поверхні
Необхідно враховувати, що недоліки полікристалічних панелей не є настільки суттєвими, щоб користувачі в масовому порядку відмовилися від їх застосування. Навпаки, попит на ці конструкції набагато вищийніж на всі альтернативні різновиди. Він викликаний оптимальним на сьогоднішній день співвідношенням вартості та параметрів модулів.
Вартість
Ціни на полікристалічні сонячні батареї приблизно на 10-15% нижчі, ніж на монокристалічні модулі. Це дозволяє отримати помітну економіюпри створенні повнофункціональної СЕС із набором приладів та великою кількістю панелей.
Враховуючи, що довговічність полікристалічних сонячних батарей становить близько 30 років (хоча достовірної статистики щодо цього поки ніхто не зібрав), загальний порядокцін сприяє однозначному вибору цих різновидів. Крім того, періодично панелі доводиться змінювати, і в цьому питанні доступніша вартість визначає вибір користувачів. 100-ватна панель коштує близько 6000 руб, а 300-ватна - близько 18000 руб. Порядок цін залежить від виробника, у деяких компаній цінові запити набагато вищі.
У чому різниця?
Отже, якщо є монокристалічна та полікристалічна сонячна панель, різниця між ними знаходиться в площині собівартості та ефективності. Виготовлення монокристалів коштує дорого і вимагає великої кількостічасу. Інший тип панелей виробляється набагато швидше, що робить собівартість набагато нижчою. Відповідним чином відрізняються технічні характеристикимодулів.
Розглядаючи полікристалічні або монокристалічні сонячні батареї, слід враховувати ці фактори та брати до уваги умови експлуатації модулів. Монокристали не переносять забруднення лицьової поверхні, тоді як полікристали до цього стійкіші. Порівняння цих видів проводилося в лабораторних умов, які практично організувати неможливо.
Які модулі вибрати?
Вибір оптимального варіанта треба проводити за поєднанням вартості, якості та технічних показників. Керуватися лише конструкцією – неправильно, такий підхід може стати причиною нераціональної витрати грошей. Треба зробити потреби будинку в електроенергії, додати необхідний запас на непередбачені ситуаціїта на падіння продуктивності зі збільшенням терміну служби.
При виборі модуля часто ставиться питання: яка сонячна батарея краще – монокристалічна чи полікристалічна, а може аморфна? Адже вони найпоширеніші у наш час. Щоб знайти відповідь, було проведено багато досліджень. Розглянемо, що ж показали результати:
ККД та термін служби
Монокристалічні елементи мають ККД близько 17-22%, терміни їхньої служби не менше 25 років. Ефективність полікристалічних може досягати 12-18%, служать вони також не менше 25 років. ККД аморфних становить 6-8% і знижується набагато швидше за кристалічні, працюють вони не більше 10 років.
Температурний коефіцієнт
У реальних умовах використання сонячних батарей нагрівається, що призводить до зниження номінальної потужності на 15-25%. Середній температурний коефіцієнтдля полі та моно становить -0,45%, аморфного -0,19%. Це означає, що при підвищенні температури на 1°C від стандартних умов кристалічні батареїбудуть менш продуктивними, ніж аморфні.
Втрата ефективності
Деградація сонячних монокристалічних та полікристалічних модулів залежить від якості вихідних елементів – чим більше в них бору та кисню, тим швидше знижується ККД. У полікремнієвих пластинах менше кисню, у монокремнієвих – бору. Тому за рівних якостей матеріалу та умов використання особливої різниці між ступенем деградації тих та інших модулів немає, в середньому вона становить близько 1% на рік. У виробництві аморфних батарей використовують гідрогенізований кремній. До водню обумовлена його швидша деградація. Так, кристалічні деградують на 20% через 25 років експлуатації, аморфні швидше у 2-3 рази. Проте, неякісні моделі можуть втратити ефективність на 20% вже в перший рік використання. Це варто врахувати при покупці.
Вартість
Тут перевага повністю за аморфних модулів – їх вартість нижче, ніж кристалічних, через дешевшого виробництва. Друге місце займають полі, моно ж найдорожчі.
Розміри та площа установки
Монокристалічні батареї компактніші. Для створення масиву необхідною потужністю знадобиться менше панелей в порівнянні з іншими видами. Так що при встановленні вони займуть трохи менше місця. Але прогрес не стоїть на місці, і за співвідношенням потужність/площа полікристалічні модулі вже наздоганяють моно. Аморфні поки відстають від них – для їх установки знадобиться в 2,5 рази більше місця.
Світлочутливість
Тут лідирують аморфно-кремнієві модулі. Вони мають кращий коефіцієнт перетворення сонячної енергії через водню у складі елемента. Тому вони, порівняно з кристалічними, в умовах слабкого освітлення працюють ефективніше. Моно та полі, при поганому освітленні працюють приблизно однаково – значно реагують на зміну інтенсивності світла.
Річний виробіток
В результаті тестування модулів різних виробниківбуло встановлено, що монокристалічні протягом року виробляють більше електроенергії, ніж полікристалічні. А ті у свою чергу продуктивніші, ніж аморфні, незважаючи на те, що останні виробляють енергію і за слабкого освітлення.
Можна зробити висновок, що сонячні батареї моно та полі мають невеликі, але важливі відмінності. Хоча mono все-таки ефективніше і віддача від них більша, але poly все одно користуватимуться більшою популярністю. Щоправда, це залежить від якості продукції. Тим не менш, більшість великих сонячних електростанційзібрані з урахуванням полимодулей. Пов'язано це з тим, що інвестори дивляться на загальну вартістьпроекту та терміни окупності, а не на максимальну ефективність та довговічність.
Тепер про аморфних батареях. Почнемо з переваг: метод їх виготовлення найпростіший і малобюджетний, тому що не потрібне різання та обробка кремнію. Це відбивається у невисокій вартості кінцевої продукції. Вони невибагливі – їх можна встановити куди завгодно, і не вибагливі – пил та похмура погода їм не страшні.
Однак у аморфних модулів є і недоліки, що перекривають їх переваги: у порівнянні з вищеописаними видами, у них найнижчий ККД, вони швидко псуються - ефективність знижується на 40% менш ніж за 10 років, і вимагають багато місця для встановлення.
З появою нових розробокв галузі науки та техніки, асортимент сонячних модулів поступово розширюється. Але незмінну популярність серед користувачів, як і раніше, займають сонячні батареї з монокристалічного та полікристалічного кремнію.
Монокристалічні сонячні батареї
Виготовлення сонячних батарей на базі монокристалічного кремнію дозволяє отримувати найвищі показники ефективності фотоелектричного перетворення серед модулів комерційного застосування за рахунок максимально можливої чистоти. вихідного матеріалу(Монокристалічного кремнію). ККД монокристалічних сонячних елементів (з яких виробляються такі модулі) досягає показників до 19-22%; ККД монокристалічних сонячних батарей відповідно – 16-18%.
За рахунок якіснішого вихідного матеріалу, монокристалічні сонячні батареї мають найкращі показникипо роботі за низьких рівнів освітленості (в умовах хмарності). Що дуже важливо для електрогенерації в осінньо- зимовий період, особливо при використанні сонячних батарей в Україна. Крім цього, монокристалічні елементи більш ефективно працюють у морозну погоду, тому використовувати монокристалічні сонячні батареї у зимовий період більш практично.
Якщо метою є отримання максимальної генерації з одиниці площі, слід використовувати тільки монокристалічні модулі.
Полікристалічні сонячні батареї
Основна перевага полікристалічних сонячних батарей – вони дешевші, оскільки собівартість вихідного матеріалу (мультикристалічних пластин) нижча, але й ефективність роботи таких модулів нижча. Їх використання доцільно, якщо немає завдання отримання максимального вироблення електроенергії з одиниці встановленої потужності. Якщо у вашій місцевості немає значних перепадів рівнів освітленості протягом тривалого періоду.
Зовнішній вигляд
Сировиною для монокристалічних елементів сонячних батарей є монокристал кремнію, отриманий шляхом вирощування в спеціальних ростових вакуумних печах. Чистота такого виробу дорівнює 99,999%, від сюди і значно вищий ККДпорівняно з полікристалічними елементами. Кристал кремнію у печі росте у формі циліндра, якщо його порізати на пластини – ми отримаємо кола).
Кристал кремнію, що росте в печі, має циліндричну форму.
Якщо далі з таких круглих пластин зробити Сонячні елементиі зібравши їх у готову сонячну панель, ми матимемо дуже багато неефективної площі панелі. Але якщо з круглої пластини вирізати квадрат, вийде багато відходів виробництва. Тому прийнято стандартна формамонокристалічних сонячних елементів, так званий псевдоквадрат. Це краще рішенняз оптимізації корисної площімонокристалічної сонячної панелі та зменшення виробничих відходів.
Монокристалічний сонячний елемент форми псевдоквадрат
Виробництво елементів (осередків) для полікристалічних сонячних батарей технологічно набагато простіше, у результаті самі елементи значно дешевші. Найчастіше, ємність - тигель з розплавленим кремнієм, чистота якого набагато нижче, ніж при виробництві монокристалічних елементів, плавно охолоджують до повного остигання. Отриманий злиток кроять на пластини потрібної форми. Зовнішній елемент для полікристалічної сонячної панелі легко відрізнити від монокристалічного завдяки візуально неоднорідній структурі.
Ефект старіння
З кожним роком експлуатації будь-яких сонячних батарей їхня продуктивність трохи зменшується, можна сказати що відбувається “старіння”. І для монокристалічних сонячних батарей цей ефект значно нижчий, це пов'язано з їхньою рівномірною структурою. Наприклад, якщо монокристалічні елементи старіють за 25 років на 17 – 20%, то монокристалічних елементів цей показник може перевищити все 30%.
Порівняння щодо ефективності роботи
Починаючи з «буму» масового виробництва сонячних панелей на початку 2000-х років, точаться суперечки, який з варіантів, моно- або мультикремній є кращим, з точки зору ефективності використання.
У цій статті ми не будемо проводити глибокий теоретичний аналіз фізичних процесів, а звернемо увагу лише на наявні статистичні дані.
Найбільш об'єктивною інформацією про ефективність роботи фотоелектричних модулів є дані про натурні випробування, що проводяться під егідою журналу Photon International (модулі різних виробників встановлюються в однакових умовах, на кожну групу встановлюється окремий лічильник енергії, що виробляється). Місце проведення випробувань – Аахен, Німеччина.
Як результуючий параметр для порівняння взято параметр «коефіцієнт виробітку», що визначається як співвідношення виробленої енергії до розрахункової, яка повинна бути отримана виходячи з номінальної потужності модуля, реальних умов довкілля(Освітленість, температура і т.д.). За результатами 2013 та 2014 року, були отримані такі значення за лідерами:
|
Компанія |
Матеріал підкладки |
Місце 2013 рік |
Відсоток 2013 |
|
ET Solar Industry |
|||
|
Seraphim Solar System |
|||
|
ET Solar Industry |
|||
|
Hareon Solar Technology |
Ми бачимо, що:
ТОП-3: монокремній 100%; ТОП-5: монокремній 80%; ТОП-10: монокремній 60%.
|
Компанія |
Матеріал підкладки |
Місце 2014 рік |
Відсоток 2014 |
|
Huanghe Photovoltaic Technology |
|||
|
ET Solar Industry |
|||
|
Seraphim Solar System |
|||
|
Hareon Solar Technology |
|||
Ми бачимо, що:
ТОП-3: монокремній 100%; ТОП-5: монокремній 80%; ТОП-10: монокремній 70%.
Таким чином, зразки, де як базового матеріалувикористаний монокремній, при проведенні даних випробувань продемонстрували більше високу ефективністьз вироблення електроенергії. Оскільки результатів інших об'єктивних порівняльних випробувань не наводиться, ми рекомендуємо використання монокристалічних сонячних панелей.
Наше підприємство “Пролог Семикор” виготовляє сонячні модулі лише з монокристалічних сонячних елементів. Якщо ви зацікавлені купити сонячні батареї повністю українського виробництва, завітайте до нашого магазину, натиснувши в меню сайту “Наш магазин”. Також ми можемо надати консультацію щодо впровадження “Зеленого Тарифу” із 10% надбавкою за використання українських комплектуючих.
Полікристалічні та монокристалічні сонячні батареїдозволяють встановити незалежне джерело енергозабезпечення у будинках, а також на підприємствах. На сьогоднішній день завдяки сонячним батареям можна:
Забезпечувати автономне та резервне електропостачання приватних будинків, офісних будівель, заправних комплексів, тепличних та фермерських господарств, кіосків.
Забезпечувати освітлення парків, садів, вулиць та шосейних доріг;
Забезпечувати електроенергією віддалені телекомунікаційні об'єкти.
Удосконалити роботу газопроводів та нафтопроводів;
Забезпечити електроживленням системи подачі води, а також її опріснення.
Заряджати різноманітні гаджети (актуально у походах та поїздках за місто).
Сонячні батареї в останні десять років перейшли з розряду ноу-хау та дорогої розробки з низькою ефективністю в прикладні та популярні сфери. Їх можна використовувати для підзарядки гаджетів у поході, а також застосовувати в ролі основного або резервного джерелахарчування для побутових приміщеньі не тільки. Крім того, деякі інженерні рішенняможуть здатися незвичайними, наприклад, використання додаткового джерела енергії на транспортних засобах.
Елемент, який отримує електричну енергіюпрямо від сонця у достатній кількості, не здатний давати її постійно. Її потрібно запасати в акумуляторах, щоб можна було використовувати в будь-який час.
Сонячні панелі влаштовані за простою схемою, куди входять напівпровідниковий фотоелемент із кремнію, сполучні дроти та корпус. Промені світла впливають на вільні електрони фотоелемента, змушують їх рухатися. При цьому струм, що утворюється, по проводах надходить до навантаження. Замість навантаження в ланцюг панелі може бути включений акумулятор, який забезпечує електричною енергією споживачі в нічний час доби, коли погодним умовамінтенсивність денного висвітлення мала.
Влаштування сонячні панелі
Як монокристалічний модуль, Так і комірка на основі полікристалів, у своєму пристрої використовують напівпровідникові пластини з кремнію. Пластина монокристалічної панеліскладається з одного напівпровідникового кремнієвого кристала, а полікристалічна панель використовує структуру з множини кристалів.
Конструкція та застосування
По пристрої всі сонячні перетворювачі поділяють на монокристалічні та полікристалічні. Від конструктивного виконаннякожній панелі залежить її ефективність та вартість. Світові виробники цих пристроїв використовують як робоче тіло кремній, телурид кадмію та сполуки на основі міді, індія, галію, селену. Останніми досягненнями у цій галузі вважаються батареї, робочим матеріалом яких є арсенід галію.
монокристалічні та полікристалічні панелі Вітчизняна промисловість для виробництва сонячних генераторів використовує переважно кремнієві напівпровідникові пластини. Готові модулі, призначені для вироблення електричного струмуоб'єднують своєю конструкцією набір осередків. Плоскі панелі встановлюють на спеціальні стелажі з поворотними пристроями, за допомогою яких протягом дня встановлюється максимально можливий кутпадіння сонячних променів на напівпровідник. Дешевим, але менш ефективним варіантомє використання нерухомих конструкцій, налаштованих певний постійний кут.
Важливим елементом будь-якого сонячного збирання є акумулятори, які накопичують електричну енергію для використання її вночі або в мало освітлений час доби. Далі вона з акумуляторів надходить безпосередньо в навантаження або спочатку на інвертор 12 (24) - 220 В, а потім до споживача, залежно від його типу.
Думка експерта
Олексій Бартош
Фахівець з ремонту, обслуговування електроустаткування та промислової електроніки.
Поставити запитання експертуГенерувати сонячну енергіювигідно там, де року багато яскравих днів. Більшість регіонів РФ малопридатні для використання лише енергії сонця. Сонячні генератори найчастіше застосовуються лише як додаткові пристрої енергопостачання.
Що таке монокристалічна сонячна батарея
Ми вже згадали про те, що панелі бувають двох типів: полі- та монокристалічні. Для початку розглянемо монокристалічний елемент – він дорожчий, але потужніший.
монокристалічний модуль Особливості
Для такої батареї вирощується спеціальний монокристал кремнію за способом Чохральського. Цей матеріал коштує дорожче, ніж полікристалічна пластина, але через своє високої якостімонокристалічний модуль має більший ККД. Монокристалічні сонячні панелі, зібрані з окремих кремнієвих осередків, мають ефективність роботи, яка дорівнює приблизно 20-22%.
Промені світла, потрапляючи на поверхню монокристалу кремнію, призводять вільні електрони до спрямованого руху. З обох боків кристала до нього приєднані дроти, що йдуть до споживача.
ККД такої пластини досить високий, тому що в ній промені сонця не розсіюються, а рівномірно розподіляються по всій поверхні кристала. Площа р-ппереходу в пластині велика, за рахунок чого електрони проникають із однієї частини напівпровідника до іншої безперешкодно.
пристрій монокристалічних сонячних панелей Вартість
Технологія вирощування монокристалів напівпровідника великих розмірівдосить трудомістка, через що ціна такої батареї завжди вища, ніж аналогічного виробу на основі полікристалів. Різниця у вартості пристроїв – 10%, що є головним недоліком монокристалічної батареї.
Ціна монокристалічної панелі потужністю 150 Вт дорівнює 5400 руб., А така ж за конструкцією батарея потужністю 200 Вт коштує 11700 руб. Набагато дорожче за пристрій потужністю 230 Вт і 300 Вт
Що таке полікристалічна батарея
Якщо основний елемент монокристалічної батареї – це штучно вирощений монокристал великих розмірів, інший вид світлоприймачів має напівпровідниковий елемент полікристалічної структури.
Вважається, що для споживання енергії Сонця оптимальним варіантомє полікристалічні сонячні батареї. Вони дешевші за свій монокристалічний аналог, оскільки для виробництва використовують обрізки, що залишилися після монокристалічних елементів. Кремній при виготовленні робочого елемента полікристалічної панелі просто охолоджується з гарячого розплаву, що не потребує високих витрат та складних технологій.
за зовнішньому виглядуполікристал кремнію відрізняється від монокристалу неоднорідністю колірної гами, що відливає блакитним і світло-синім кольором. Безперервне вдосконалення технології виробництва наближає за якістю полікристалічні батареї до збирання на монокристалах.
Особливості
Крім нижчої вартості, полікристалічні модулі відрізняються від монокристалів тим, що зниження їх потужності зі збільшенням експлуатаційного періоду відбувається значніше повільніше.
Дуже важливо і те, що при нагріванні напівпровідникового елемента полікристалічного типу він не так сильно знижує свої робочі якості, як монокристали.
Вартість
Полікристалічні сонячні елементи виробника SilaSolar потужністю 50 Вт і напругою 12 В на момент написання статті коштують 2790 руб. Така ж з пристрою батарея цього ж виробника, але на 100 Вт, має ціну 4200 руб.
Порівняння полікристалічної та монокристалічної сонячних батарей
Коли споживач робить вибір між різними за конструкцією світловими модулями, він намагається дати відповідь на питання: , полі чи моно? При цьому необхідно враховувати результати тестування пристроїв, що проводяться незалежними компаніями.
Наведемо основні результати тестів на відміну від цих світлових модулів:
- зниження номінальної потужності зі збільшенням терміну експлуатації у моно модуліввідбувається швидше (у полікристалічного елемента за перший рік роботи
- потужність знижується на 2%, а у монокристалічного – на 3%);
- ціна полікристалічного модуля нижча за вартість монокристалічного такої ж потужності приблизно на 10%;
сумарна електроенергія монокристалічного модуля, що виробляється, на 30% вище, ніж полікристалічного при рівній площі.
З наведених даних можна дійти невтішного висновку, що, перші дешевше і менш примхливі, а другі потужнішими, але вибагливішими. Вибираючи полікристалічні або монокристалічні кремнієві сонячні батареї, вирішуйте виходячи зі своїх фінансових можливостей обслуговувати та оновлювати модулі, та зробіть вибір між довговічністю та потужністю. До того ж якісно виготовлений полікристалічний модульнабагато дешевше. Остаточний вибір залишається за покупцем.
Встановлення сонячної панелі
Для більш ефективного використання батареї потрібно обов'язково враховувати наступні факториїї встановлення:
- розташування пристрою не повинно протягом дня закриватися тінню будь-яких інших предметів;
- щоб потік світлових променів на фотоелемент був максимальним, бажано його обладнати поворотним пристроєм, що витримує постійну орієнтацію на сонці;
- оптимальний кут нахилу модуля до вертикалі сильно залежить від місцевості де розташована СЕС і пори року; всі знають, що сонце взимку знаходиться нижче над горизонтом;
- догляду за лицьовою стороноюприладу, очищення скла від нашарування бруду та снігу, потрібно забезпечити до нього зручний доступ людини.
Зібрати сонячну установкуможна власноручно, попередньо вивчивши відповідну літературу.
Але якщо у вас немає, хоча б базових знань в електриці та електроніці, то варто довірити справу фахівцям.
Тестування
Щоб порівняти дві сонячні зборкиоднакової потужності на ефективність, розумно виконати їхнє робоче тестування. Для цього необхідно встановити mono- та poly-батареї однаково по відношенню до сонця та вимірювати реальну потужність пристроїв залежно від часу доби, від ступеня нагрівання напівпровідникового елемента.
Також врахуйте всі інші параметри, якими вони відрізнятимуться. У тому числі зниження потужності пристроїв після певного періоду експлуатації. Отримані результати дадуть вичерпну інформацію, яка з панелей (solar panels) краще і кому з виробників цих пристроїв потрібно віддавати перевагу.
