Полікристалічні модулі. Які сонячні батареї краще: монокристал або полікристал. Характеристика тонкоплівкових панелей

Перед купівлею сонячних панелей, в першу чергу, потрібно визначитися з їх типом. При виборі конкретної модифікації зазвичай враховується весь спектр параметрів і характеристик. У цій статті будуть розглянуті основні параметри сонячних батарей для домашнього використання, їх переваги та недоліки, а також доцільність використання обраної конструкції.
Зазначимо також, що термін сонячні панелімає ряд синонімічних значень, таких як сонячні модулі та сонячні батареї– все це є класом фотоелектричних сонячних елементів, що використовуються для отримання електроенергії.

Властивості кристалічного кремнію

На сьогоднішній момент переважна більшість перетворювачів безпосередньо енергії сонячних променівв електричну енергіювиготовлені із кремнію. Батареї, виготовлені із застосуванням як основи монокристалічного кремнію склали 95% ринку поставок монокристалічних сонячних панелей для використання в приватному фонді.

Для застосування у фотоенергетиці використовують кремній різного ступеня чистоти. Даний параметр характеризує впорядкованість молекул елемента в кристалічні грати. Чим упорядкованіша структура кремнію, тим вище продуктивність пристроїв на його основі. переважно залежить саме від цього фактора.

Досягнення високого ступеня упорядкованості структури кремнію дорогий технологічний процес. Отже, ступінь чистоти кристала кремнію який завжди є визначальним чинником.Найбільш значущі параметри під час виборів сонячних батарей – ефективність використання поверхні конструкції та простору, загальна економічна ефективність.

Таким чином, можна зробити висновок про те, що кристалічний кремній— це основа всіх фотоелектричних елементів, які поділяються на моно- та полікристалічні.

Монокристалічні сонячні панелі

Відмінною рисою фотоелементів, виготовлених з монокристалічного кремнію (mono-Si) є однорідність кольору поверхні і зовнішнього вигляду в цілому. Дані параметри визначає розмірність зерен монокристалу. Злиток монокристалічного кремнію вирощується на виробництві з вихідної сировини та має достатньо високі показникипо частоті та структурованості кристалічних ґрат.
Фотоелементи, що використовуються в монокристалічних сонячних панелях, виготовляються із зливків кремнію. циліндричної форми. При цьому злиток обрізається з усіх боків для підвищення експлуатаційних характеристикта зниження витрат. Цей процес визначає зовнішній вигляд монокристалів сонячних панелей та робить його досить однотипним. Так отримуємо монокристалічні сонячні батареї.

Таким чином, основна відмінність зовнішнього вигляду полікристалічних сонячних батарей від аналогів монокремнію - це форма панелей. У монокристалічних конструкцій вони мають форму псевдоквадрату.

Переваги монокристалічних сонячних панелей полягають у наступному:

• — Висока ефективність , Що пояснюється високою структурованістю матеріалу. Продуктивність таких конструкцій становить від 17 до 22%.

• — Зниження габаритних розмірів конструкції для забезпечення заданого значення енергії в порівнянні з аналогами при тих же інших характеристиках. Тобто. для отримання кількості енергії 10 Вт, потрібна панель з моно-кремнію найменшого розміру.

• — Максимальна довговічністьсеред усіх типів панелей При грамотному використанні монокристалічні сонячні панелі достатньо купити та встановити 1 раз за 25 років.

Недоліки монокристалічних сонячних батарей:

• — Висока вартістьмонокристалічних сонячних панелей. Якщо ціна куди більш визначальний фактор, ніж довговічність та енергоефективність, то розумніше зупинити вибір на інших типах панелей, зокрема, полікристалічних.

• навіть незначна забрудненість панелі або тінь, що закриває частину конструкції, можуть стати причиною втрати продуктивності всього ланцюжка. Для усунення цього недоліку доцільно використовувати мікроінвертори, призначені для зрівнювання характеристик роботи всього ланцюга внаслідок нерівномірної освітленості.

Полікристалічні сонячні панелі

Сонячні батареї, виготовлені з полікристалічного кремнію, відомі на ринку енергоперетворювальних товарів з 1981 року. Для їх виробництва не потрібно ускладненого технологічного процесу вирощування монокристалів за методом Чохральського. Достатньо розплавити кремнієву сировину та залити її у спеціальні форми для виплавки. Після цього блоки нарізаються на пластини квадратної форми. У результаті виходять полікристалічні сонячні батареї.

Переваги полікристалічних батарей:

• - загальне зниження рівня витрат під час виробництва. Зокрема, значно знижується кількість вироблених відходів, що додатково знижує витрати на переробку та утилізацію.

• - менший відсоток шлюбу під час виготовлення.

Але при цьому полікристалічні сонячні панелі мають такі недоліки:

• -Полікристалічні сонячні панелі менш стійкі до впливу високих температур, На відміну від аналогів, вироблених з монокристалічного кремнію. Вплив надто високих температур негативно впливає на продуктивність конструкції та на її довговічність. Але оскільки вплив даного ефектуна характеристики в цілому небагато, акцентувати на ньому не варто.

• — продуктивність становить від 14 до 18%, що приблизно на 5% нижче за показники батарей з монокристалів.

• — ефективність використання простору під час встановлення полікристалічних сонячних батарей також нижча, ніж у аналогів. Для отримання тих самих показників енергетичних характеристик потрібно задіяти велику площу.

• - Неоднорідність зовнішнього вигляду конструкції. При використанні спеціальних просвітлювальних покриттів даний недолікстає практично непомітним.

Характеристика тонкоплівкових панелей.

Аморні сонячні батареї

Виробничий процес тонкоплівкових панелейполягає у вакуумному напиленні фотоелектричного матеріалу у вигляді тонкої плівки на підкладку-основу. Залежно від потрібних характеристик використовуються різні типипідкладок та види напилюваних речовин. Зокрема, матеріалами для напилення тонких плівок є: аморфний кремній (a-Si), телурид кадмію (CdTe), мідь, індій, галій, сполуки селену — селеніди (CIS/CIGS), різні органічні елементи (OPC)

ККД тонкоплівкових сонячних батарей залежить від якості та чистоти технологічного процесу і становить від 7 до 13%. При розвитку технології та впровадженні інновація прогнозоване зростання ККД складе 3%. У 2000-х роках ринок тонкоплівкових панелей значно зріс. Це пов'язано з розвитком технології напилення тонких плівок та розвитком рівня виробництва в цілому. Таким чином, купити сонячні батареї стає все простіше, а їхня ціна стає все доступнішою.

Переваги тонкоплівкових батарей:

• - Низька собівартість виробництва, отже, більше низька цінана панелі загалом.

• - Естетичний зовнішній вигляд конструкції, обумовлений високою однорідністю.

• - Можливість виготовлення гнучких конструкцій

• кількість втрат продуктивності при нагріванні або непрямому освітленні знижена.

При цьому тонкоплівкові конструкції мають і ряд недоліків:

• - Необхідна достатньо велика площамонтаж конструкції для забезпечення перетворення необхідної кількості сонячної енергії.

• - встановлення більшої кількості панелей вимагає додаткової фурнітури кріплення і підвищення витрат на установку.

• термін служби таких панелей нижчий, ніж у кристалічних аналогів.

І все ж які панелі є найбільш підходящими для використання саме в приватному домоволодінні для забезпечення електроенергією будинку або котеджу?

У рішенні даного питанняне завадить консультація фахівців у галузі фотоелектронних перетворювачів сонячної енергії та проведення кількісної та якісної оцінки всіх факторів: від площі до освітлення поверхні монтажу. Така консультація дозволить визначити, що саме вам потрібно.

• При нестачі площ для встановлення зверніть увагу на монокристалічні батареї з максимальним ККД. На жаль на сьогоднішній момент на російському ринкуфотоелектронних товарів, зокрема перетворювачів, вибір елементів обмежений і, швидше за все, як і вибір модулів необхідної конструкції або складу плівки. У такому разі вам може знадобитися зробити замовлення модулів з-за кордону, або купити їх в Росії на замовлення. Однак у даному випадкуціна на батареї буде вищою.

• Якщо важливіше значення має саме ціновий діапазон матеріалів та робіт, то кращий варіант- Використання конструкцій на полікристалічних пластинах. Вони дозволять забезпечити достатньо хороші показникиза продуктивністю і при цьому заощадити кілька коштів.

• При виборі тонкоплівкових панелей не забувайте враховувати вимоги щодо монтажу. Вартість додаткових монтажних робітзначно вплине на підсумковий кошторис.

• Визначившись з типом та розмірами сонячних батарей, вам залишиться здійснити закупівлю необхідних блоків, провести монтаж та насолоджувати використанням одного з найбільш екологічно безпечних способіводержання електроенергії для побутових потреб.

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 заготовки для монокристалічних сонячних панелей.
• Потім їх шліфують, наносять захисне покриття та встановлюють контактні провідники.
• Останній етап - складання окремих фотоелектричних елементів у сонячні модулі із заданими параметрами.

Переваги

До переваг монокристалічних панелей слід віднести:

• ефективність, що перевищує показники всіх інших видів сонячних панелей. Вона досягається за рахунок структурованості кремнію, що дозволяє досягти
• мала площа панелей порівняно з іншими конструкціями
• довговічність монокристалічних панелей складає 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 процес складається з декількох етапів:

• нагрівання кремнію до точки плавлення
• розлив отриманого розплаву за формами
• нарізка 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 у різні боки. 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 деякі виробники (наприклад, один з лідерів світового ринку компанії Trina Solar) вищі показники демонструють 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 з цього приводу поки що 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. Відповідно відрізняються технічні характеристики модулів.

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.

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 енергію прямо 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 експерту

Генерувати сонячну енергіювигідно там, де у році 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 батареїдо збирання на монокристалах.

Особливості

Крім нижчої вартості, полікристалічні модулівідрізняються 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 елементивиробника SilaSolar потужністю 50 ват 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 вироблений полікристалічний модуль набагато дешевший. 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.

Ваша мета: Встановити сонячну фотоелектричну системуяка допоможе вам зменшити витрати на електроенергію.

Проблема: На ринку дуже багато різних моделейта типів сонячних модулів, і це вас заплутало. одні продавці стверджують, що монокристалічні модулі це кращий вибірІнші стверджують, що полікристалічні нічим не гірші (або навіть краще). Хто з них має рацію?

Коли справа доходить до найбільш відповідних для вашого проекту сонячних модулів, споживач стикається з проблемою вибору. На ринку зараз багато різних сонячних модулів, і всі продавці стверджують, що у них «найкращі». Покупцеві не просто розібратися в технічних характеристиках, дізнатися достовірну інформацію про надійність та ефективність сонячних модулів. Здебільшого приваблюють низькою ціною, стверджуючи, що технічні характеристикине гірше, ніж у решти сонячних панелей. Як і при купівлі інших товарів, покупці прагнуть отримати «найвигіднішу пропозицію», часто жертвуючи якістю за рахунок ціни.

Прагнення знизити ціну дуже зрозуміло, але пов'язане з цим зниження якості може дуже вплинути на ефективність усієї вашої системи сонячного електропостачання. Тому ми постаралися зробити невеликий посібник для покупців, який допоможе вам орієнтуватися в морі інформації про сонячні панелі, що продаються на російському ринку.

У цій статті ви дізнаєтеся все про відмінності монокристалічних та полікристалічних модулів.

Що таке монокристалічні модулі?

Це технологія, що призвела до революції у фотоенергетиці. Перші комерційні монокристалічні модулі з'явилися в 1950-х роках і є найпершими і «просунутими» модулями на сучасному ринку. Як видно з назви, виготовлені з єдиного кристала чистого кремнію. Виробники для формування зливка використовують метод Чохральського для поступового вирощування кристала кремнію із розплаву. Як «затравка» використовується маленький кристал чистого кремнію. У міру зростання кристала навколо «затравки» його температура кремнію поступово падає, тим самим формується кристал чистого кремнію циліндричної форми.

Монокристалічні модулі можна відрізнити за їх однорідним кольором та структурою, що є ознакою високочистого кремнію.

Що таке полікристалічні модулі?

Кристал полікремнію. З цього нарізаються прямокутні зливки, а потім пластини.

Полікристалічні сонячні панелі зроблені з безліччю кристалів. Замість повільного та дуже дорогого процесу вирощування єдиного кристала, виробники просто опускають кристалічну «затравку» у ванну з розплавленим кремнієм і дають йому охолонути. При цьому формуються різноспрямовані кристали, вони невеликі та їх багато. З такого великого кристала нарізаються прямокутні зливки, а потім з них пластини. Звідси і назва - мультикристалічні (або полікристалічні, що одне й те саме).

У чому ж різниця між монокристалом та полікристалом?

Різниця між монокристалічними та полікристалічними елементами (або як їх ще часто називають, «комірками») визначається їх виробничим процесом. Монокристалічні сонячні елементи виготовлені з єдиного кристала. Вони більш однорідні — як на вигляд, так і на технічним характеристикам. Полікристалічні елементивиготовлені з блоків кристалів кремнію, що видно при їх найближчому розгляді.

Переваги та недоліки монокристалічних модулів

Переваги:

• Монокристалічні сонячні модулі мають найбільший високий ККД(сучасні модулі мають ККД до 22%);
• Монокристалічні модулі займають менше місця , тому що вони мають більший ККД у порівнянні з іншими типами сонячних модулів;
• Монокристалічні модулі довговічніші — більшість виробників дають як мінімум 25 років гарантії на такі панелі. Причому «старіє» в монокристалічній панелі не сам кремній, а те, що його оточує - покриття, плівки, контакти та інше. Сам монокристал має стабільні характеристики протягом практично всього терміну служби;
• Вважається, що монокристалічні модулі краще працюють за низької освітленості. Однак тут не все так однозначно, і робота за низького освітлення більше залежить не від типу кристала, а від якості виконання сонячного модуля. Тут діє загальне правило- Великий, відомий виробникробить більш якісні сонячні панелі.

Недоліки:

• Монокристалічні модулі дорожчі за полікристалічні;

Переваги та недоліки полікристалічних модулів

Переваги:

• Вони дешевші у виробництві, т.к. процес вирощування полікремнію набагато простіше і менш енергоємний.
• Вони зазвичай менше схильні до впливу температури, ніж монокристалічні модулі. .

Недоліки:

• Т.к. чистота кремнію в полікристалі нижче, ніж у монокристалі, полікристалічні модулі мають менший ККД. Сучасні полікристалічні модулі мають ККД 15-18%.
• Найменша ефективність веде до того, що для генерації однакової кількості енергії знадобиться більша площа.

Основні відмінності модулів

Параметр	Монокристалічні сонячні елементи	Полікристалічні сонячні елементи
Кристалічна структура	Всі кристали орієнтовані в одному напрямку, зерна кристалів паралельні	Кристали орієнтовані в різних напрямках, зерна кристалів не паралельні
Технологія виробництва	Монокристалічні циліндри кремнію нарізаються на пластини, потім обрізаються пластини до майже квадратної форми	Полікристалічні заготівлі прямокутної формиріжуться на пластини.
Температури виготовлення	1400°C	800~1000°C
Форма	Прямокутна, з обрізаними кутами (квазіпрямокутні)	Прямокутні або квадратні, різної форми
Товщина	<=300μm	300~500μm
Колір1	Чорний	Темно синій
ККД	15%~23%	12%~17%
Стабільність параметрів	Висока стабільність	Висока стабільність, але нижча, ніж у монокристалічних елементів
Ціна2	Відносно висока	Відносно висока, але нижча, ніж у монокристалічних елементів
Окупність енергії	2 роки	2-3 роки

Примітки:
1 Просвітлююче та антивідбивне покриття наноситься на елементи, і монокристалічні елементи у сонячних панелях можуть мати темно-синій колір. Полікристалічні елементи можуть мати різні відтінки синього та темно-синього кольору.
2 Ціна в останні роки істотно знижена, тому відмінності в ціні кристалічних та тонкоплівкових елементів мінімальні.

Так який із типів кристалів працює краще? Однозначної відповіді це питання немає. У загальному випадку, за допомогою можна отримати більше енергії з одиниці площі за рахунок вищого ККД цих елементів. Але якщо порівнювати модулі з однаковою потужністю (а саме так зазвичай і порівнюють модулі, тому що платять за вати, а не за площу модулів), то однозначної відповіді немає. Дуже багато залежить від виробника сонячних елементів - чим якісніший сонячний елемент, тим він краще працюватиме і більше вироблятиме енергії. Вибір відомого та перевіреного виробника елементів часом важливіший за вибір виробників (збирачів) панелей.

Які модулі вибрати?

Чим більший і чистіший кристал кремнію, з якого зроблені сонячні елементи, тим більш ефективні. В результаті монокристалічні модулі приблизно на 10-15% більш ефективні, ніж полікристалічні того ж розміру.

Полікристалічні модулі, з іншого боку, часто подаються як менш ефективні. Однак їх ціна за ват потужності дешевша на 10-20%, ніж у монокристалічних сонячних панелей.

І все ж, які сонячні батареї краще?

Немає однозначної відповіді.Відповідь залежить від вимог вашого проекту. Полікристалічні модулі більше підходять для встановлюваних на дахах великої площі, або на землі. Вони також підходять для покупців із обмеженим бюджетом.

Загалом, сонячні елементи n-типу

Курйози сонячної енергетики

У світлі вищесказаного особливо кумедними виглядають так звані огляди, які можна знайти в youtube.

Автор порівнює модулі різних поколінь. Моно – з 2 шинами, полі – з 3 шинами. При переході від 2 до 3 шин, як і переході до стандартних зараз 4 струмознімальних шин, ефективність сонячних елементів зростає на кілька відсотків. Тому різниця у потужності — не через тип кристала, а через покоління та якість виконання сонячних елементів. Тим більше, що у торгової марки, яку «оглядає» автор, джерело сонячних елементів невідоме, і від партії до партії можуть застосовуватися елементи різних виробників.

Іноді на просторах інтернету можна прочитати і таку «марення»:

Найбільш ефективні в похмуру погоду кремнієві полікристалічні батареї, що добре поглинають не тільки пряме сонячне випромінювання, але й розсіяне світло, що проникає через хмари. Пов'язано це з тим, що в полікристалічних елементах кристали кремнію не впорядковано, а хаотично, що, з одного боку, знижує ефективність батареї при прямому падінні сонячного випромінювання, а, з іншого, знижує її незначно при характерному для похмурої погоди розсіяному освітленні.

Висновок

Незважаючи на те, що між різними типами модулів є відмінності, немає однозначної відповіді на те, який сонячний модуль задовольняє всім можливим вимогам найкраще. Тип модуля вибирається залежно від характеристик вашого об'єкта та вимог до встановлення.

Якщо ви не обмежені в бюджеті і хочете досягти максимального терміну служби та максимального вироблення енергії за термін служби сонячної панелі, і вам важлива площа, яку займає сонячна батарея — вибирайте монокристал. Якщо є обмеження в грошах і немає обмежень за площею установки сонячної батареї і ви не женетеся за максимальним показником вироблення кВт*год за термін служби сонячної панелі — купуйте полікристалічні модулі.

покупця Адміністратор Головний

Перше, що впадає у вічі, це зовнішній вигляд.У монокристалічних елементів кути округлені та поверхня однорідна. Заокруглені кути пов'язані з тим, що при виробництві монокристалічного кремнію одержують циліндричні заготовки. Однорідність кольору та структури монокристалічних елементів пов'язана з тим, що це один вирощений кристал кремнію, а кристалічна структура є однорідною.

У свою чергу полікристалічні елементи мають квадратну форму через те, що при виробництві отримують прямокутні заготовки. Неоднорідність кольору і структури полікристалічних елементів пов'язана з тим, що вони складаються з великої кількості різнорідних кристалів кремнію, а також включають незначну кількість домішок.

Друга і напевно головна відмінність – це ефективність перетворення сонячної енергії.Монокристалічні елементи і відповідно панелі на їх основі мають на сьогоднішній день найвищу ефективність - до 22% серед серійно випускаються і до 38% у тих, що використовуються в космічній галузі. Монокристалічний кремній виробляється з сировини високого ступеня очищення (99,999%).

Полікристалічні елементи, що серійно випускаються, мають ефективність до 18%. Нижча ефективність пов'язана з тим, що при виробництві полікристалічного кремнію використовують не тільки первинний кремній високого ступеня очищення, а й вторинну сировину (наприклад, перероблені сонячні панелі або відходи кремнієві металургійної промисловості). Це призводить до появи різних дефектів полікристалічних елементах, таких як межі кристалів, мікродефекти, домішки вуглецю і кисню.

Ефективність елементів зрештою відповідає за фізичний розмір сонячних панелей. Чим вища ефективність, тим менше буде площа панелі за однакової потужності.

Третя відмінність – це ціна на сонячні батареї.Звичайно, ціна батареї з монокристалічних елементів трохи вища з розрахунку на одиницю потужності. Це пов'язано з більш дорогим процесом виробництва та застосуванням кремнію високого ступеня очищення. Однак ця відмінність незначна і становить у середньому близько 10%.

Четверта відмінність – це термін служби сонячних батарей.Сонячні батареї були випробувані у польових умовах на багатьох установках. Практика показала, що термін служби сонячних батарей перевищує 20 років. Випробування показали зниження потужності модулів за 20 років приблизно 10%. У монокристалічних сонячних батарей термін служби не менше 30 років, у той час як у полікристалічних не менше 20 років. Модулі з аморфного кремнію (тонкоплівкові, або гнучкі) мають термін служби від 7 (перше покоління тонкоплівкових технологій) до 20 (друге покоління тонкоплівкових технологій ) років. Більше того, тонкоплівкові модулі зазвичай втрачають від 10 до 40% потужності в перші 2 роки експлуатації. Тому, близько 90% ринку фотоелектричних модулів в даний час складають кристалічні кремнієві модулі. Багато виробників дають гарантію на свої модулі на період від 10 до 25 років. При цьому вони гарантують, що потужність модулів знизиться не більше ніж на 10%. Гарантія на механічні ушкодження дається зазвичай терміном від 1 до 5 років. Самі сонячні елементи, що використовуються в сонячних модулях, мають практично необмежений термін служби та показують відсутність деградації після десятків років експлуатації. Однак вироблення модулів з часом падає. Це результат 2 основних факторів - поступове руйнування плівки, що використовується для герметизації модуля (зазвичай використовується етиленвінілацетатна плівка - ethylene vinyl acetate; EVA) і руйнування задньої поверхні модуля (зазвичай полівінілфосфатна плівка), а також поступове замутнення між скло сонячних елементів.

Герметик модуля захищає сонячні елементи та внутрішні електричні з'єднання від впливу вологи. Так як практично неможливо повністю захистити елементи від вологи, модулі насправді дихають, але це вкрай важко помітити. Волога, що потрапила всередину, виводиться назовні вдень, коли температура модуля зростає. Сонячне світло поступово руйнує герметизуючі елементи за рахунок ультрафіолетового випромінювання, і вони стають менш еластичними та більш податливими на механічні дії. Згодом це призводить до погіршення захисту модуля від вологи. Волога, що потрапила всередину модуля, веде до корозії електричних з'єднань, збільшення опору в місці корозії, перегріву та руйнування контакту або зменшення вихідної напруги модуля.

Другий фактор, що зменшує вироблення модуля - це поступове зменшення прозорості плівки між склом та елементами. Це зменшення не помітно неозброєним оком, але призводить до зниження потужності модуля за рахунок того, що менше світла потрапляє на сонячні елементи.

Максимальне погіршення зазвичай гарантується виробниками лише на рівні не більше 20% за 25 років. Проте випробування на модулях, що реально працюють, показали, що їх вироблення за 30 років зменшилося не більше, ніж на 10%. Дуже багато з цих модулів і досі працюють із заявленими під час виробництва параметрами (тобто немає деградації). Тому можна сміливо говорити, що модулі працюватимуть не менше 20 років і з високою ймовірністю забезпечать високі показники і через 30 років з моменту початку роботи.

Отже, перерахуємо основні відмінності монокристалічних та полікристалічних сонячних батарей:

• Зовнішній вигляд.
• Ефективність та розмір.
• Ціна.
• Строк служби.

Як видно з цього переліку, для сонячної електростанції немає жодного значення, яка сонячна панель використовуватиметься у її складі. Головні параметри – напруга та потужність сонячної панелі не залежать від типу застосовуваних елементів і найчастіше можна знайти у продажу панелі обох типів однакової потужності. Тож остаточний вибір залишається за покупцем. І якщо його не бентежить неоднорідний колір елементів і трохи більша площа, то ймовірно він вибере дешевші полікристалічні сонячні панелі. Якщо ці параметри мають для нього значення, то очевидним вибором буде трохи дорожча монокристалічна сонячна панель.